Gaussian程序入门与OPT输出文件详解

Gaussian是一款广泛应用于量子化学领域的高级分子模拟程序，其主要功能包括模型化学计算、电子结构分析以及多种理论方法的选择。本教程旨在引导用户了解和掌握如何使用Gaussian进行基础操作和设置。 首先，Gaussian的核心在于模型化学，它由几个关键组成部分构成。其中，闭壳层和开壳层的概念对于理解电子排布至关重要。闭壳层是指原子的电子完全填满的能级，如氦的1s2，而开壳层则是指未填满的能级，如氢的1s1。基组（BasisSet）是计算中用于近似原子轨道形状的数学函数集合，有不同类型，如最小基组（MinimalBasisSet）用于简单系统，分裂价基组（SplitValenceBasisSet）处理多中心问题，弥散函数（DiffuseFunction）增强对远距离电子的描述，高角动量基组（HighAngularMomentumBasis）和有效核势基组（EffectiveCorePotentialBasis）则涉及特定的量子力学效应。 半经验方法在早期被广泛使用，但它们有局限性，比如忽视了电子相关效应。Hartree-Fock理论虽然经典，但同样受限于不能准确处理电子关联。为了克服这些局限，后引入了电子相关和后Self-Consistent Field (SCF) 方法，如配置交互（CI）、多参考配置交互（MRCI）等，以及密度泛函理论（DFT）方法，后者利用电子密度来预测能量，提供了更精确的结果，但资源消耗也相应增加。 在运行Gaussian时，程序的结构通过一系列链接（Link）来控制计算流程，如link0初始化程序、link1处理路线部分、link9999终止计算，以及特定的Overlay链接用于定制计算资源。例如，Overlay99表示可以调整内存分配，如-M-2MW，其中2MW等于16MB，Gaussian使用双精度字（8字节）作为内存单位。此外，还可以通过修改default.rou文件来定制默认设置，如外部文字编辑器路径、临时文件夹等。 Gaussian的界面提供了方便的操作工具，如Preferences选项允许用户设置初始参数，包括外部编辑器的首选项，以及批处理作业管理功能。图形工具栏支持中断、暂停作业、恢复作业、编辑输出文件等实用操作，还支持将.chk文件（存有计算状态）转换为.fch（可读取图形软件）或文本格式。此外，Gaussian还包括工具用于编辑批处理作业文件，处理分子结构文件，以及读取和解析.fch数据生成三维空间模型。 Gaussian程序是一个强大的量子化学计算平台，熟练掌握其操作和理论基础对于科研人员至关重要，它涵盖了从模型构建、理论选择到实际应用的全过程，是现代化学计算不可或缺的一部分。