高斯收敛问题.doc

高斯收敛问题 首先，我们必须理解收敛是什么意思。在自洽场(SCF)计算中，自洽循环中，首先产生一个轨道占据的初始猜测， 1)然后根据此轨道占据构造电荷密度和哈密顿量。 2)对角化哈密顿量，得到新的轨道能级和占据。 3)产生新的电荷分布和哈密顿量，重复步骤2） 经过一定次数的循环后，某次循环前和循环后的电荷密度差别小于一定的标准，我们称之为收敛。 如果以上过程不能收敛，则gaussian给出convergence failure的警告。 如果SCF计算收敛失败，你首先会采取哪些技巧呢？这里是我们强烈推荐的首选方法。 1 考虑使用更小的基组 由于一定的基组对应于一定精度和速度，所以更换基组并不在所有的情况下都适用。方法是首先用小基组进行计算，由前一个波函得到用于大基组计算的初始猜测(Guess=Read自动进行)。 2 增加最大循环步数 Gaussian默认的最大循环步数为64 (SCF=DM或SCF=QC方法则为512)，如果循环次数超过这个数目则会汇报convergence failure。在一定的情况下，不收敛的原因仅仅是因为最大循环步数不够。可以通过设置maxcyc来增大最大循环步数。更多的SCF迭代(SCF(MaxCycle=N)，其中N是迭代数)。这很少有帮助，但值得一试。 3 放宽收敛标准 如果接近SCF但未达到，收敛标准就会放松或者忽略收敛标准。这通常用于不是在初始猜测而是在平衡结构收敛的几何优化。SCF=Sleazy放松收敛标准，Conver选项给出更多的控制。在Gaussian中设置收敛标准的命令行是Conv=8 表示10-8,你可以将这个标准降低，比如改为10-5等等。微调结构是比较有效的方法，能量收敛标准不宜太低，最好不低于10-7. 4 尝试改变初始构型 首先略微减小键长，接下来略微增加键长，接下来再对结构作一点改变。 5 尝试能级移动Level shifting (SCF=Vshift) 如果不收敛的原因是波函数的震荡行为，通常是因为在相近的能量上的泰的混合。对于这种情况，我们可以采用level shifting的方法。Level shifting的含义是人工的升高非占据轨道的能级，以防止和最高占据轨道之间的混合，以达到收敛的目的。在Gaussian中此方法的关键词为SCF=Vshift 6 使用强制的收敛方法SCF=QC SCF=QC通常最佳，但在极少数情况下SCF=DM更快。此关键字将大大增加计算时间，但是收敛的机会更大。不要忘记给计算额外增加一千个左右的迭代。应当测试这个方法获得的波函，保证它最小，并且正好不是稳定点(使用Stable关键字)。 7 对开壳层体系，尝试收敛到同一分子的闭壳层离子，接下来用作开壳层计算的初始猜测。添加电子可以给出更合理的虚轨道，但是作为普遍的经验规则，阳离子比阴离子更容易收敛。选项Guess=Read定义初始猜测从Gaussian计算生成的checkpoint文件中读取。 8 一些程序通过减小积分精度加速SCF。对于使用弥散函数，长程作用或者低能量激发态的体 系，必须使用高积分精度：SCF=NoVarAcc。 9 改变模型或方法 可以考虑改变模型方法。比较常见的方法有HF,GVB,MCSCF,CASSCF,MPn等。改变模型方法通常也会收敛性质。通常，精度更高的方法更难收敛。精度比较低的方法产生的计算结果可以作为高精度计算的初始猜测。考虑使用不同理论级别的计算。这并不总是实用的，但除此之外，增加迭代数量总是使得计算时间和使用更高理论级别差不多。 10关闭DIIS外推(SCF=NoDIIS)。同时进行更多的迭代(SCF=(MaxCycle=N)。 11 试着改用DIIS之外其它方法(SCF=SD或SCF=SSD)。 Gaussian不收敛的可能原因及对策： 1 由于体系有很多能量相近的能级，导致计算不收敛。 如果计算中采用的是Hartree-Fock方法或者其他的混合形式的交换相关势（如B3LYP）,则可以尝试一下的方法进行改进。 scf=(noincfock,conver=11,maxcyc=1025) iop(5/22=20) 用以上的命令行将强制Gaussian采用EDIIS的算法。此算法计算量更大，但是更加稳定。在命令行里也增加了最大循环数，以增加收敛的到基态的可能性。 2．检查是否有初始文件错误 常见初级错误： a. 自旋多重度错误 b. 变量赋值为整数 c. 变量没有赋值或多重赋值 d. 键角小于等于0度，大于等于180度 e. 分子描述后面没有空行 f. 二面角判断错误，造成两个原子距离过近 g. 分子描述一行内两次参考同一原子,或参考原子共线 3． SCF(自洽场)不收敛 则一般是L502错误，省却情况做64个cycle迭代(G03缺省128 cycle