Gaussian软件的基本原理与应用

Gaussian是做半经验计算和从头计算使用最广泛的量子化学软件，可以研究：分子能量和结构，过渡态的能量和结构化学键以及反应能量，分子轨道，偶极矩和多极矩，原子电荷和电势，振动频率，红外和拉曼光谱，NMR，极化率和超极化率，热力学性质，反应路径。

计算可以模拟在气相和溶液中的体系,模拟基态和激发态。

Gaussian 03还可以对周期边界体系进行计算。

Gaussian是研究诸如取代效应,反应机理,势能面和激发态能量的有力工具。

功能①基本算法②能量③分子特性④溶剂模型Gaussian03新增加的内容①新的量子化学方法②新的分子特性③新增加的基本算法④新增功能（1）基本算法可对任何一般的收缩gaussian函数进行单电子和双电子积分。

这些基函数可以是笛卡尔高斯函数或纯角动量函数多种基组存储于程序中，通过名称调用。

积分可储存在内存，外接存储器上，或用到时重新计算对于某些类型的计算，计算的花费可以使用快速多极方法(FMM)和稀疏矩阵技术线性化。

将原子轨(AO)积分转换成分子轨道基的计算，可用的方法有in-core（将AO积分全部存在内存里），直接（不需储存积分），半直接（储存部分积分），和传统方法（所有AO积分储存在硬盘上）。

（2）能量使用AMBER，DREIDING和UFF力场的分子力学计算。

使用CNDO, INDO, MINDO/3, MNDO, AM1，和PM3模型哈密顿量的半经验方法计算。

使用闭壳层(RHF)，自旋非限制开壳层(UHF)，自旋限制开壳层(ROHF) Hartree-Fock波函数的自洽场SCF)计算。

使用二级，三级，四级和五级Moller-Plesset微扰理论计算相关能。

MP2计算可用直接和半直接方法，有效地使用可用的内存和硬盘空间用组态相互作用(CI)计算相关能，使用全部双激发(CID)或全部单激发和双激发(CISD)。

双取代的耦合簇理论(CCD)，单双取代耦合簇理论(CCSD)，单双取代的二次组态相互作用(QCISD), 和Brueckner Doubles理论。

gaussian频率计算Gaussian频率计算是一种常用的计算化学方法，用于研究分子的振动和光谱性质。

在化学和材料科学领域中，频率计算是理解和解释分子结构、反应机理和光谱谱线的重要工具。

本文将详细介绍Gaussian频率计算的原理和应用，并探讨其在科学研究中的重要性。

我们来了解一下Gaussian频率计算的基本原理。

频率计算是基于量子力学的原理，通过求解分子的力常数矩阵来获得分子的振动频率。

在Gaussian软件中，通过输入分子的几何构型和相关参数，利用量子力学的原子核运动方程求解，得到分子的振动频率和振动模式。

这些振动频率可以用来计算分子的红外光谱、拉曼光谱以及其他光谱性质，从而进一步研究分子的结构和性质。

Gaussian频率计算的应用非常广泛。

首先，它可以用于确定分子的构型和几何参数。

通过计算不同构型下的振动频率，可以确定分子的平衡几何构型和键长、键角等几何参数。

这对于理解分子的稳定性、反应机理以及与其他分子的相互作用非常重要。

Gaussian频率计算可以用于预测和解释分子的光谱性质。

振动频率与分子的红外光谱和拉曼光谱密切相关。

通过计算分子的振动频率和振动模式，可以预测和解释实验观测到的红外光谱和拉曼光谱谱线。

这对于确定分子的化学键、官能团和分子结构非常有帮助。

Gaussian频率计算还可以用于研究分子的振动性质和能量。

通过计算不同振动模式的振动能量和振动强度，可以了解分子的振动能级和振动强度分布，从而进一步研究分子的能量分布和振动态。

Gaussian频率计算在材料科学中也有重要应用。

振动频率对于材料的力学性质、热学性质和光学性质具有重要影响。

通过计算材料的振动频率和振动模式，可以研究材料的弹性、热膨胀、热导率、光学吸收等性质，为材料设计和性能优化提供指导。

Gaussian频率计算是一种重要的计算化学方法，可以用于研究分子的振动和光谱性质。

它在理论研究、实验解释和材料设计等方面都具有广泛的应用。

gaussian计算相互作用能【原创实用版】目录1.引言2.Gaussian 计算相互作用能的原理3.Gaussian 计算相互作用能的具体步骤4.Gaussian 计算相互作用能的优点与局限性5.总结正文一、引言在量子化学中，计算分子间的相互作用能是一项重要的研究任务。

Gaussian 是一款广泛应用于量子化学计算的软件，能够有效地计算分子间的相互作用能。

本文将介绍 Gaussian 计算相互作用能的原理、具体步骤以及优点与局限性。

二、Gaussian 计算相互作用能的原理Gaussian 基于密度泛函理论（DFT）计算分子间的相互作用能。

DFT 将电子密度作为基本变量，通过引入交换关联作用，可以有效地描述电子相关性。

Gaussian 使用分组方法将分子划分为不同的组，然后计算每组之间的相互作用能，最后将各组间的相互作用能相加得到总相互作用能。

三、Gaussian 计算相互作用能的具体步骤1.准备输入文件：在计算相互作用能之前，需要首先准备输入文件，包括分子的几何结构、元素种类、轨道类型等参数。

2.运行 Gaussian 软件：将输入文件提交给 Gaussian 软件，软件将自动进行计算。

3.分析输出结果：Gaussian 计算完成后，会生成输出文件，其中包括相互作用能的结果。

需要对输出结果进行分析，提取相互作用能的数值。

四、Gaussian 计算相互作用能的优点与局限性1.优点：Gaussian 计算相互作用能具有较高的准确性和可靠性，可以广泛应用于各种分子体系。

此外，Gaussian 软件操作简便，计算效率较高，适用于大规模计算。

2.局限性：尽管 Gaussian 在计算相互作用能方面具有很多优点，但它仍然有一定的局限性。

例如，对于某些具有较大空间伸展性的分子，Gaussian 计算结果可能存在误差。

此外，Gaussian 计算相互作用能的计算成本较高，对于计算资源有限的研究者而言可能存在一定的限制。

gaussian 16 的引用Gaussian 16是一款广泛应用于计算化学领域的软件包，它提供了一系列功能强大的计算化学工具和方法。

本文将介绍Gaussian 16的一些主要功能和应用领域。

Gaussian 16是Gaussian系列软件的最新版本，它能够进行从简单到复杂的分子结构计算，包括基态和激发态的计算、分子动力学模拟、能量表面扫描等。

Gaussian 16采用了量子力学的基本原理，基于密度泛函理论(DFT)和哈特里-福克(HF)方法，结合了多种基组和方法，可以模拟各种化学反应和性质。

Gaussian 16的主要功能之一是计算分子的几何结构和能量。

通过输入分子的初始几何结构和基组信息，Gaussian 16可以计算出分子的最稳定几何结构和对应的能量。

这对于研究分子的稳定性、反应机理以及分子间相互作用等具有重要意义。

此外，Gaussian 16还可以计算分子的振动频率和红外光谱，从而进一步了解分子的结构和性质。

另一个重要的功能是计算分子的电子结构和性质。

Gaussian 16可以计算分子的电子轨道和轨道能级，以及相应的电子密度分布。

这对于研究分子的电子云分布、化学键的性质以及分子的光谱性质具有重要意义。

此外，Gaussian 16还可以计算分子的电荷分布和电荷转移，从而揭示分子的化学反应机理和反应活性。

Gaussian 16还可以模拟分子间相互作用和化学反应。

通过分子动力学模拟方法，可以模拟分子的运动和相互作用过程，从而研究分子的结构转变、反应速率和反应路径等。

此外，Gaussian 16还可以计算分子的反应能垒和反应活化能，从而评估化学反应的难易程度和速率。

除了上述功能，Gaussian 16还具有一些特殊的应用领域。

例如，Gaussian 16可以用于计算催化剂的活性位点和反应机理，从而指导催化剂的设计和优化。

此外，Gaussian 16还可以用于计算生物分子的结构和性质，例如蛋白质和核酸，从而揭示生物分子的功能和相互作用机制。

Gaussian反应过程能量计算一、概述Gaussian计算是一种常用的计算化学方法，通过计算分子结构和反应能量，可以帮助化学研究人员理解分子的结构和性质，以及预测反应的速率和产物。

其中，Gaussian反应过程能量计算是指利用Gaussian软件来计算反应的过渡态能量、反应能垒以及反应热等参数。

本文将介绍Gaussian反应过程能量计算的基本原理和方法。

二、原理1. 反应过渡态在化学反应中，反应过渡态是反应物转变为产物的临时结构，其能量高于反应物和产物。

Gaussian软件可以通过计算反应物、产物和过渡态的能量，来判断反应的稳定性和速率。

2. 能量计算方法Gaussian软件使用量子化学方法来计算分子和反应的能量。

常用的方法包括DFT（密度泛函理论）、HF（Hartree-Fock方法）和MP2（二阶摄动方法）等。

这些方法可以通过数值计算，求得分子的电子结构和能量。

三、计算步骤1. 绘制反应势能面在进行反应过程能量计算之前，需要首先绘制反应势能面图。

通过对反应物、产物和过渡态的几何结构进行优化，可以得到它们的稳定构型和能量。

2. 选择计算方法根据反应的性质和分子的大小，选择合适的计算方法。

一般情况下，DFT方法适用于大分子和复杂体系的能量计算，而HF方法则适用于小分子和简单体系。

3. 进行能量计算利用Gaussian软件进行能量计算，得到反应物、产物和反应过渡态的能量值。

通过对比能量值的大小，可以确定反应的稳定性和能垒大小。

四、实例分析以SN2反应为例，假设反应物为溴甲烷（CH3Br），产物为溴乙烷（CH3CH2Br），过渡态为CH3-Br-C2H5。

通过Gaussian软件优化得到这三种分子的几何结构和能量分布。

选择合适的计算方法，进行能量计算。

最终得到反应过渡态的能量高于反应物和产物，证明该反应是一个SN2反应。

五、结论通过Gaussian反应过程能量计算，可以得到反应的能量参数，帮助化学研究人员理解反应的机理和动力学。

Gaussi an 量子化学计算技术与应用Gaussian 是做半经验计算和从头计算使用最广泛的量子化学软件，可研究诸如分子轨道，结构优化，过渡态搜索，热力学性质，偶极矩和多极矩，电子密度和电势，极化率和超极化率，红外和拉曼光谱，NMR，垂直电离能和电子亲合能，化学反应机理，势能曲面和激发能 QM/MM 计算等化学领域的许多课题。

应用非常广泛，而且易于上手。

一、理论计算化学理论及相关程序入门1 理论计算化学简介1.1 理论计算化学概述1.2 HF理论及后HF方法(高精度量化方法)1.3 密度泛函理论和方法1.4 不同理论计算方法的优缺点及初步选择1.5 基组及如何初步选择基组2 Gaussian安装及GaussView安装及基本操作2.1 Gaussian安装及设置（Win版和Linux版）2.2 GaussView安装及设置2.3 GaussView使用及结构构建3 Linux、Vi编辑器等及Gaussian基本介绍3.1 学习Linux基本命令及Vi编辑器3.2 详细认识输入文件和输出文件（Win和Linux）3.3 构建Gaussian输入文件并提交任务二、Gaussian专题操作及计算实例4 Gaussian专题操作Ⅰ：（均含操作实例）4.1 结构几何优化及稳定性初判4.2 单点能（能量）的计算及如何取值4.3 开壳层与闭壳层计算4.4 频率计算及振动分析(Freq)4.5 原子受力计算及分析（Force）4.6 溶剂模型设置及计算（Solvent）5 Gaussian专题操作Ⅱ：（均含操作实例）5.1 分子轨道、轨道能级计算及查看5.2 HOMO/LUMO图的绘制5.3 布居数分析、偶极矩等计算及查看5.4 电子密度、静电势计算及绘制（SCF、ESP）5.5 自然键轨道分析（NBO）三、 Gaussian进阶操作及计算实例6 Gaussian进阶操作I：势能面相关（均含操作实例）6.1 势能面扫描 (PES)6.2 过渡态搜索（TS和QTS）6.3 反应路径IRC等6.4 反应能垒：熵，焓，自由能等7 Gaussian进阶操作II：——各类光谱计算及绘制（均含操作实例）7.1 紫外吸收，荧光和磷光7.2 红外光谱IR7.3 拉曼光谱RAMAN7.4 核磁共振谱NMR7.5 电子/振动圆二色谱（ECD/VCD）7.6 外加电场与磁场(Field)8 Gaussian进阶操作III：——激发态专题8.1 垂直激发能与绝热激发能8.2 垂直电离能与电子亲和能8.3 重整化能（重组能）8.4 激发态势能面8.5 激发态能量转移（EET）8.6 自然跃迁轨道（NTO）8.7 激发态计算方法讨论9 Gaussian进阶操作IV：——高精度和多尺度计算方法9.1 多参考态(CASSCF)方法及操作9.2 背景电荷法9.3 ONIOM方法与QM/MM方法及操作9.4 结合能（ Binding Energy ）和相互作用能（包含BSSE 修正，色散修正等）9.5 非平衡溶剂效应及其修正四、 Gaussian计算专题与实践应用10 Gaussian综合专题I：Gaussian报错及其解决方案10.1 如何查看报错及解决Gaussian常见报错10.2 专项：SCF不收敛解决方案10.3 专项：几何优化不收敛（势能面扫描不收敛）解决方案10.4 专项：消除虚频等解决方案10.5 专项：波函数稳定性解决方案11 Gaussian综合专题II：常用密度泛函和基组分类、特点及选择问题11.1 Jacobi之梯下的交换相关能量泛函11.2 常见交换相关泛函优缺点及用法11.3 长程修正泛函、色散修正泛函等11.4 常见基组特点及用法选择（自定义基组等，基组重叠误差等）12 Gaussian文献I: 聚集诱导荧光（AIE）和激发态分子内质子转移（ESIPT）12.1 聚集诱导荧光(AIE)与聚集诱导猝灭（ACQ）12.2 激发态质子转移ESIPT12.3 晶体结构及分子建模12.4 QM/MM与ONIOM计算12.5 重整化能，圆锥交叉及质子转移(文献：Dyes and Pigments Volume 204, August 2022, 110396 )13 Gaussian文献专题II: 热激活延迟荧光(TADF)13.1 热激活延迟荧光TADF机理13.2 分子内能量转移Jablonski图13.3 旋轨耦合与各类激发能13.4 辐射速率、非辐射速率、（反）系间穿越等13.5 评估荧光效率（文献： ACS Materials Lett. 2022, 4, 3, 487–496 ）14 其他量化软件简介及总结Molcas/Molpro, Q-chem, lammps, Momap, ADF, Gromacs等详情：【腾讯文档】Gaussian量子化学、LAMMPS分子动力学课程。

gauc计算Gaussian计算是一种常用的计算化学方法，它可以用来计算分子的结构、能量、振动频率、光谱等性质。

Gaussian是一款商业软件，由Gaussian Inc.开发，目前已经发展到了Gaussian 16版本。

本文将介绍Gaussian计算的基本原理、使用方法以及一些常见的应用。

一、Gaussian计算的基本原理Gaussian计算的基本原理是量子力学。

在量子力学中，分子的运动状态可以用波函数来描述。

Gaussian计算就是通过求解分子的波函数来计算分子的性质。

具体来说，Gaussian计算可以分为以下几个步骤：1.构建分子模型。

在Gaussian中，可以通过手动输入分子的坐标或者从文件中读取分子的坐标来构建分子模型。

2.选择计算方法。

Gaussian支持多种计算方法，包括Hartree-Fock方法、密度泛函理论方法、半经验方法等。

不同的计算方法适用于不同的分子体系和性质计算。

3.设置计算参数。

在进行计算之前，需要设置一些计算参数，如基组、收敛标准、计算级别等。

这些参数的选择会影响计算结果的精度和计算时间。

4.进行计算。

在设置好计算参数之后，就可以进行计算了。

Gaussian会自动求解分子的波函数，并计算分子的性质。

5.分析计算结果。

计算完成后，需要对计算结果进行分析。

Gaussian可以输出分子的结构、能量、振动频率、光谱等性质，可以通过这些性质来判断计算结果的可靠性和分子的性质。

二、Gaussian计算的使用方法Gaussian计算是一款非常强大的计算化学软件，但是对于初学者来说，使用起来可能会比较困难。

下面介绍一些Gaussian计算的使用方法，帮助初学者更好地使用这款软件。

1.学习基本原理。

在使用Gaussian之前，需要先学习一些基本的量子化学原理，如分子轨道理论、Hartree-Fock方法、密度泛函理论等。

只有掌握了这些基本原理，才能更好地理解Gaussian计算的原理和方法。

gaussian在电催化中的应用
Gaussian是在电催化中常用的量子化学计算软件，用于模拟分子的电子结构和性质。

在电催化反应中，反应物分子在电极表面吸附并发生电子转移和化学转化，生成产物分子。

这个过程中涉及到的吸附能、电子转移能、化学转化能等性质都可以通过Gaussian进行计算和预测。

以下是一些Gaussian在电催化中应用的具体例子：
1. 计算反应能垒：通过Gaussian计算反应物和产物分子的能量，可以预测反应的能垒，从而推断出反应速率常数和反应条件下的反应方向。

2. 预测吸附能和吸附模式：电催化反应中，反应物分子需要在电极表面吸附才能进行反应。

Gaussian可以计算分子在电极表面的吸附能，从而预测分子的吸附模式和稳定性。

3. 模拟电子转移过程：在电催化反应中，电子转移是关键步骤之一。

Gaussian可以模拟电子转移过程中分子的电子结构和电荷分布变化，从而深入理解电子转移机制。

4. 优化催化剂结构和性能：电催化反应中，催化剂的性能对反应速率和选择性有很大影响。

Gaussian可以通过计算催化剂的电子结构和性质，预测其活性和选择性，为催化剂的设计和优化提供理论指导。

总的来说，Gaussian在电催化中的应用可以帮助我们深入理解电催化反应的机制和过程，预测反应的能垒、反应速率、产物选择性等性质，优化催化剂的结构和性能，为电催化技术的发展提供理论支持。

gaussian 单个原子能量计算Gaussian单个原子能量计算引言：在化学和物理学领域，原子能量计算是一项重要的研究内容。

而Gaussian是一款被广泛使用的计算化学软件，可以用于模拟和计算分子系统的能量和性质。

本文将探讨Gaussian在单个原子能量计算中的应用。

一、Gaussian软件简介Gaussian是一款基于量子力学原理开发的计算化学软件。

它采用了密度泛函理论（DFT）和分子力场（MM）等方法，能够对分子和原子进行精确的能量计算和结构优化。

Gaussian具有丰富的功能和灵活的参数设置，可以模拟和计算各种化学反应和性质。

二、Gaussian在单个原子能量计算中的原理Gaussian使用基于量子力学的方法来计算原子的能量。

在计算中，原子的电子结构被建模为一组波函数，通过求解薛定谔方程来获得这些波函数。

Gaussian采用了Hartree-Fock方法和密度泛函理论等不同的计算方法，可以得到不同精度的能量计算结果。

三、Gaussian在单个原子能量计算中的步骤1. 原子结构优化：首先，需要通过Gaussian进行原子结构的优化。

通过调整原子的几何构型，使得原子的能量达到最低点。

这一步需要设置优化的算法和收敛准则，以确保得到准确的原子结构。

2. 波函数计算：在得到优化的原子结构后，Gaussian将计算出原子的波函数。

波函数描述了原子的电子分布和能级，是计算原子能量的基础。

3. 能量计算：基于得到的波函数，Gaussian可以计算出原子的能量。

能量计算是通过对波函数进行积分和求和得到的，包括动能、势能和相互作用能等各项贡献。

四、Gaussian在单个原子能量计算中的应用举例以氢原子为例，使用Gaussian进行能量计算的步骤如下：1. 设置计算参数：选择合适的方法和基组，如Hartree-Fock方法和6-31G基组。

2. 原子结构优化：通过优化算法，调整氢原子的几何构型，使得能量达到最低点。