文档介绍：量子化学计算方法
章永凡
福州大学化学系
2003年3月
课程主要内容
一、简介;
二、Gaussian 98程序的使用及其结果处理;
三、其它相关软件的使用;
主要参考资料: G98用户手册或G98的帮助文件
相应网址:
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(Fortran 77或Fortran 90),通常有几千至上万行语句。
软件分类
计算原理
基于从头算方法(ab initio)
Gaussian、ADF、Dalton、Gamess、Crystal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、固体表面等)
Crystal、ADF、NNEW3等
本研究室目前常用的量化软件:
Gaussian 98: 由Pople等人编写,经过几十年的发展和完善,现
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;
ADF 2000: 该软件主要集中于采用各种密度泛函方法来研究
化合物的电子结构,它尤其适合于研究含有过渡
金属的化合物,例如金属团簇分子等;
Crystal 98: 该软件由意大利都灵大学理论化学研究所开发,
采用从头算方法来研究固体及表面的电子结构;
Nnew3: 由Hoffmann小组编写的基于EHT方法的量化软件,
主要用于处理固体及表面电子结构。
要解决的问题
当前的研究状况,包括计算水平、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:实验测定数据、利用软件进行构造等
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
对计算结果进行加工和提取有用
的信息,一般包括能量、轨道组
成、电荷、布居和成键分析等
计算模型和方法的选取是保证计算结果可靠性的关键,最
理想的情况是:;
高级的计算方法。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,需对其进行验证,
以保证计算结果的可靠性。假使当前的研究对象是化合物A,
可通过下列途径进行验证:
1. 与A化合物现有实验结果之间的比较;
2. 若无实验方面的报道,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;
3. 当上述方法行不通时,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A2,A3。
Gaussian98程序的使用
G98的安装和运行;
G98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;
G98程序的安装和运行
1. G98程序的安装:
(1).确定运行平台:Windows或Linux?
(2).对Windows平台:
,其余步骤按提示操作即可;也可将其它机
器上将已安装好的G98直接拷贝到本机,但需设置运行环境。
对Linux平台:
(文件结尾为gz),用gunzip命令解压:
例如: gunzip
(文件结尾为tar),用tar命令将其释放:
例如: tar xvf
,以c shell为例,
添加下列内容:(也可在执行g98前逐条运行)
setenv g98root /home/test/src(设置g98所在目录,根据实际情况修改)
source $g98root/g98/bsd/(激活g98运行时所需环境变量)
setenv GAUSS_EXEDIR $g98root/g98(设置g98可执行文件所处目录)
注:对Linux平台,运行g98时,需注意权限问题,可用chmod
命令更改权限,将所安装的g98对所有用户开放。
:
(1).对Win