Gaussian入門(一)——Windows系統

渔樵问答 2024-04-05 19:12 1次浏览 0 条评论 taohigo.com

提到高斯大傢想到的可能是德國數學王子,小學時計算出1-100的那個男人。但此高斯非彼高斯,今天說的是Gaussian軟件,經常搭配Gaussian view軟件共同使用,可以說是一款做計算必備的軟件,高斯是一款集成性很高的軟件,可以做能量優化、過渡態計算、紅外、拉曼、核磁、分子軌道等等,能量優化機理研究一直是高斯的強項。雖說近年來很多計算軟件接踵而至,比如MS-DMOL、ORCA、DIRAC等,但Gaussian仍然是使用最廣泛的軟件之一。這個軟件是有版權的,有能力的可以支持正版,其他的安裝使用方法可以參考小破站的視頻。

高斯有很多功能,優勢之一是能量計算和機理研究,本文利用高斯軟件做一個尋找過渡態的小DEMO,希望可以讓大傢體會到Gaussian的強大並且幫助大傢入門。

工欲善其事,必先利其器——demo中使用的是Gaussian 16(G16)以及Gaussian view 6.0(GV6)。

DEMO——優化HCN以及HNC,並且尋找互變異構的過渡態


關於軟件的界面分佈以及初步構建分子模型可以參考小破站的視頻

一、GV構建HCN模型並優化

構建HCN並保存

windows默認輸入文件是gjf文件,構建完HCN結構之後保存,之後就行優化。

在分子建模界面右鍵-calculation——進行下圖界面:

優化至能量最低點選擇基態、DFT泛函、默認自旋、B3LYP經典泛函、機組選擇6-31G給結構以及優化操作取個Title設置任務分配內存、處理器核數以及chk文件的目錄

chk文件——檢查點文件,包含所有分子操作信息,可以直接讀取

其他的默認就可以啦

點擊Retain保存,之後重新保存結構並且覆蓋原gjf文件

同理,同樣的方法、泛函、基組使用在產物HNC上。

Retain保存之後同上

將兩個結構放入G16中,打開G16——

G16界面

G16-File-Open——打開之前保存的gjf文件

點擊右上角的RUN即可G16執行任務HCN執行完成

同理HNC結構同樣處理——

HNC執行完成

二、GV構建過渡態TS並且優化尋找TS

猜想的過渡態,形成三角形過渡態

右鍵-calculation-set up

計算頻率、掃描所有點、緊致收斂、過渡態優化DFT、B3LYP、基組6-31G取個title吧,過渡態一般是TS(transition State)分配內存、核數、其他都是默認即可

同樣,Retain之後保存gjf文件——G16打開——run

優化完成

三、輸出結果分析

高斯輸出文件在windows下是.out文件。

打開保存輸出文件的位置。

gjf文件——windows初始高斯輸入文件

chk文件——檢查點文件,高斯可以讀取檢查點文件執行

out文件——windows初始高斯輸出文件——可以讀取分子任務的全部信息

可以將.OUT文件拖入GV中查看分子結構以及數據——

此為TS.out文件

Results——Summary中查看TS的能量

Results——Vibrations

判斷TS是不是過渡態的一個方式就是看有無虛頻,若在Vibrations中有且隻有一個虛頻,則TS為過渡態。

四、IRC分析

我已經找到瞭過渡態,並且這個過渡態有且隻有一個虛頻,那我是不是找到瞭該反應的過渡態——不一定。

可能你找到的過渡態確實是過渡態,但不是這個反應的過渡態,因此我們要進行IRC分析。

在TS.out文件使用GV打開——右鍵calculation——set up

工作類型改為IRC

Retains——保存文件——G16打開——

G16——runrun完

在文件夾中打開IRC的.out文件——

Results——IRC/path

在IRC/path中,得到瞭能量變化的火山圖,由於左右兩側能量沒有平滑,故還需要設置更大的步長——

設置步長更長,繼續跑IRC

IRC/path火山圖兩側平滑,選擇兩側的平滑點做OPT優化,看能到否優化到前後反應物以及底物或者前後中間體,若能優化出,則該過渡態是我們需要找的過渡態。


最終找到我們的過渡態,DEMO任務完成啦,當然若是還無法判斷過渡態,還可以做Scan掃描圖。

裡面有很多名詞還沒有解釋,以後做Linux系統時再解釋,埋個坑。

可以看出,Gaussian做這些東西還是很方便的,相比於實驗尋找過渡態真的方便很多。希望這個文能幫助到大傢。


梓七:Gaussian入門(二)——Linux系統