量子化学计算方法.ppt

量子化学计算方法98814量子化学计算方法章永凡福州大学化学系2009年2月平悄钧赡创撤了举隙伎末榴柒碟喂凭铅柔阅虾常讳辙西虏莉彭资益羞燕闰量子化学计算方法98814量子化学计算方法98814课程主要内容一、有限尺度体系(分子、团簇等)电子结构计算方法-G03程序的使用二、无限周期体系(一维链状化合物、二维层状化合物或固体表面、三维固体体相)电子结构计算方法-VASP/CASTEP程序的使用主要参考资料:G03用户手册或G03的帮助文件相应网址:程序用户手册设逝燕巳楼瓜绣增盏闹意翔帛寻偏燎廊脖琢抽摸老葡虱婿腾伐苞遵结矣伊量子化学计算方法98814量子化学计算方法98814简介量子化学软件目的在于将量子化学复杂计算过程程序化,从而便于人们的使用、提高计算效率并具有较强的普适性。绝多数量子化学程序是采用Fortran语言编写的(Fortran77或Fortran90),通常由上万行语句组成。蕊撑淑载靛瞅换分拟睫款姑阔珐逼喳郸渔篮搂赚盟之殊嚏矾烦蛛蠕衷祁奇量子化学计算方法98814量子化学计算方法98814软件分类计算原理基于从头算或第一性原理方法(abinitio/firstprinciples)Gaussian、ADF、Dalton、Gamess、Crystal、VASP、Wien、Dmol等基于半经验或分子力学方法MOPAC、EHMO、NNEW3等研究对象有限尺度体系(分子、簇合物等)Gaussian、ADF、Dalton、Gamess、MOPAC、EHMO等无限周期重复体系(晶体、固体表面、链状聚合物等)Crystal、NNEW3、VASP、Wien等鞋投浪抖购矢疥亢孪炕搁嚣敞滇荐谋晴绅郎还曲增陪马尖肠梁膜疥悼嘉钥量子化学计算方法98814量子化学计算方法98814本研究室目前常用的量化软件:Gaussian98/03:由Pople等人编写,经过几十年的发展和完善,该软件已成为国际上公认的、计算结果具有较高可靠性的量子化学软件,它包含从头算、半经验以及分子力学等多种方法,可适用于不同尺度的有限体系,除了部分稀土和放射性元素外,它可处理周期表中其它元素形成的各种化合物;Crystal98/03:该软件由意大利都灵大学理论化学研究所开发,采用基于原子轨道线性组合的从头算方法来研究固体及表面的电子结构;VASP:该软件由奥地利维也纳大学开发,采用基于平面波基组的密度泛函理论来研究固体及表面的构型以及动力学过程;CASTEP:MS软件模块之一,与VASP程序类似;Dmol:MS软件模块之一,主要用于有限尺度体系电子结构研究;蜗守翟眩脯斯羊琅煽举刑途冠妮畸斋必钉瘪书舀芽枪吠跨塔纯募温居贝谈量子化学计算方法98814量子化学计算方法98814采用理论方法要解决的问题当前的研究状况,包括实验和理论研究现状、已解决和尚未解决的问题计算过程化合物构型的确定,具体途径包括:利用实验测定结果、或者采用软件进行构造等根据现有的计算条件、模型的大小以及所要解决的问题,选择可行的计算方法和相应程序对计算结果进行加工和提取有用的信息,一般包括构型描述、能量分析、轨道组成、电荷和成键分析等,并与实验结果比较纷构堂介韶湾惹忘溃赫胡走瞅会铆娃举叠傍巍盔居顷事扰储瞻椎且佛尺盒量子化学计算方法98814量子化学计算方法98814计算模型和方法的选取是保证计算结果可靠性的关键,理想的情况是:;。但是,由于受到计算软硬件的限制,在多数情况下,很难同时做到上述两点要求,实际操作中,当计算模型较大时,只能选择精确度较低的计算方法,只有对较小的模型才能选取高级的计算方法。因此,当确定了一种计算模型和方法后,最好对其进行验证,以保证计算结果的可靠性。假设当前的研究对象是化合物A,可通过下列途径进行验证:;,可对与A类似的化合物B进行研究,此时以B的实验结果作为参照;,可以采用较大模型和较为高级的计算方法得到的计算结果作为参照,该方法主要用于系列化合物的研究:如对A1,A2,A3,先用大模型和基组对A1进行研究,然后以该结果为参照,确定计算量适中的模型和方法并应用于A1,A2,A3。药竣虹障汗独撬导辐搏般滩洒肯亡藻署饰擂瞅鳞歪稗僧眶拾劝茂砍懒舅吐量子化学计算方法98814量子化学计算方法98814Gaussian03程序的使用G03的安装和运行;G03的功能和程序结构;输入文件的编写与主要功能的使用;补充说明;:(1).确定运行平台:Windows或Linux?(2).对Windows平台: