计算材料学实验（燕友果）实验一 利用 gaussian 建模进行单点能计算_精品.ppt

实验报告内容 自建一分子模型，采用3种不同的方法在相同的基组下进行计算； 同一个分子模型，采用同一种方法在3种不同的基组下进行计算； 做表格比较以上六种方式下各个性能的差异； 做另外一组不同类型的分子模型（直链型、环形、或是含金属），按照1、2进行计算； 分析结果，附带分子构型，书写实验报告。 * 相关知识简介 量化计算方法包括分子力学理论(Molecular Mechanics)和电子结构理论(Electronic Structure Theory)。 两者的共同点是： 1. 计算分子的能量，分子的性质可以根据能量按照一定的方法得到。 2. 进行几何优化，在起始结构的附近寻找具有最低的能量的结构。几何优化是根据能量的一阶导数进行的。 3. 计算分子内运动的频率。计算依据是能量的二阶导数。 * 1.计算方法 1.1 分子力学理论 分子理论采用经典物理对分子进行处理，可以在MM3，HyperChem，Quanta，Sybyl，Alchemy等软件中看到。根据所采用的力场的不同，分子理论又分为很多种。 分子力学理论方法很便宜(做量化的经常用贵和便宜来描述计算，实际上就是计算时间的长短，因为对于要花钱上机的而言，时间就是金钱；对于自己有机器的，要想算的快，也要多在机器上花钱)，可以计算多达几千个原子的体系。 其缺点是：每一系列参数都是针对特定原子得出的。没有对于原子各个状态的统一参数。 计算中忽略了电子，只考虑键和原子，自然就不能处理有很强电子效应的体系，比如不能描述键的断裂。 * 1.2 电子结构理论 这一理论基于薛定鄂方程，采用量子化学方法对分子进行处理。 1.2.1 半经验方法（semiempirical method）： 包括AM1，MINDO/3，PM3，常见的软件包有MOPAC，AMPAC，HyperChem，以及Gaussian。半经验方法采用了一些实验得来的参数，来帮助对薛定鄂方程的求解。 * 1.2.3. 密度泛函(Density Functional Methods)： 密度泛函是最近几年兴起的第三类电子结构理论方法。它采用泛函(以函数为变量的函数) 对薛定鄂方程进行求解，由于密度泛函包涵了电子相关，它的计算结果要比HF方法好，计算速度也快。 1.2.2. 从头算（ab initio）： 从头算，在解薛定鄂方程的过程中，只采用了几个物理常数，包括光速，电子和核的质量，普朗克常数，在求解薛定鄂方程的过程中采用一系列的数学近似，不同的近似也就导致了不同的方法。最经典的是Hartree-Fock方法，缩写为HF。 从头算能够在很广泛的领域提供比较精确的信息，当然计算量要比前面讲的方法大的多，就是贵得多了。 * 计算方法 Gaussian关键词 方法 HF Hartree-Fock自恰场模型 B3LYP Becke型3参数密度泛函模型，采用Lee-Yang-Parr泛函 MP2 二级Moller-Plesset微扰理论 MP4 四级Moller-Plesset微扰理论 QCISD(T) 二次CI Gaussian包含多种化学模型，比如： 2．化学模型(Model Chemistries) Gaussian认为所谓理论是，一个理论模型，必须适用于任何种类和大小体系，它的应用限制只应该来自于计算条件的限制。这里包括两点： 一个理论模型应该对于任何给定的核和电子有唯一的定义，就是说，对于解薛定鄂方程来讲，分子结构本身就可以提供充分的信息。 一个理论模型是没有偏见的，指不依靠于任何的化学结构和化学过程。 这样的理论可以被认为是化学理论模型(theoretical-model chemistry)，简称化学模型(model chemistry)。 * * * Calculate-Gaussian Calculation Setup-Guess * Calculate-Gaussian Calculation Setup-NBO * Calculate-Gaussian Calculation Setup-Solvation * 计算完成之后，可用Gaussview查看相关信息（电荷分布，频率，NMR等） Results * Windows * Help * 元素 环 基团 Icons * icon purpose 调整/读取键长 调整/读取键角 调整/读取二面角 检查分子结构信息 增加一个H原子 删掉某个原子 交换原子位置 点击选定原子 框定原子 选择所有的原子 取消选择所有原子 分子参数修改/读取 *