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Gaussian量化模拟入门教程（一）：基本理论与操作实践

来源：计算狗时间：2020-10-12 16:38:02 浏览：7403次

1. Gaussian软件适用范围

Gaussian量化模拟入门教程-1

基于Gaussian软件进行的量化模拟主要应用对象为孤立体系，即针对非周期性结构的结构及性质进行计算和分析。利用Gaussian的计算结果，结合合适的分析方法或分析软件，可以获知研究对象的能量、静电势、分子轨道、电子结构、振动形式、激发态等诸多信息，或用于寻找反应的过渡态、反应路径。需要说明的是，Gaussian软件并非不支持周期性结构（如晶体、纳米管等）额计算，只是由于计算效率较低，人们通常会选择其他更为合适的软件（如VASP、CASTEP）来进行周期性结构模拟。介于上述理由，Gaussian计算的输入模型通常是单个分子，或由多个原子/分子构成的团簇结构。本文将以一些简单的例子来介绍基于Gaussian软件进行模拟的操作流程，并对其中涉及到的输入、输出文件内容的关键信息进行介绍。

2. 软件安装

利用Gaussian软件进行量化模拟，一般会需要安装3个软件，即：Gaussian09，GaussView和Multiwfn三个软件。其中Gaussian09是用于计算的主程序，现有版本升级后的Gaussian16可供选用。GaussView的主要作用是进行建模并生成相应的输入文件，在计算任务完成后也可进行一些基础的数据分析和显示。Multiwfn（http://sobereva.com/multiwfn/）则是sob老师开发的，功能极为强大的波函数分析软件。该软件可以极为方便的从计算输出文件中提取出我们所关注的信息，极大简化数据分析的难度。

上述三个软件的安装在Windows系统还是Linux系统下均不困难，按照软件安装教程的步骤即可顺利安装。请注意在所有安装路径中不要出现中文，也建议不要出现空格（可用下划线“_”代替空格）。

若是打算在本地电脑（Windows系统）上进行量化模拟，在本机上安装上述三个软件即可。

若是打算利用服务器或超算中心（Linux系统）进行计算，建议在自己的本地电脑上安装GaussView和Multiwfn，在服务器上安装Gaussian主程序即可。同时，由于需要通过SSH远程连接服务器，还需要在本地电脑安装SSH工具，如Xshell和Xftp等。通过SSH工具连接服务器或超算中心的流程请咨询服务器或超算管理人员。

除上述软件外，建议在本地电脑安装一个专用的文本编辑器用于查阅和编辑输入和输出文件，推荐Notepad++。

3. Gaussian软件涉及的文件类型

Gaussian主要涉及的文件包括输入文件、输出文件、检查点文件、读写文件等，初学者至少应对前三者有一定了解。

输入文件：文件后缀名通常为.gjf，包含模拟任务的计算资源分配（核数、内存使用情况）、计算方法和精度、任务要求及计算模型等信息。

输出文件：文件后缀名通常为.out或.log，除输出作为计算结果的结构模型、轨道、密度矩阵、电荷布局等信息外，还包括了部分计算过程中输出信息。可载入GaussView中，对计算结果或计算过程中的一些结构变化进行分析。

检查点文件：文件后缀名通常为.chk或.fchk，包括轨道系数、密度矩阵等输出文件中未涵盖的重要信息，可载入Multiwfn进行数据分析。

读写文件：文件后缀名通常为.rwf，包含计算的所有信息。该文件通常非常大，在计算完成后会被自动删除。某些需要用到.rwf文件的情况下，可以通过在输入文件中给出保存路径和命名，使之被保存下来。

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