Gaussian软件的介绍

Gaussian Expanding the limits of computational chemistry

Gaussian Software

1. Gaussian 量化软件简介

Gaussian 软件是一款综合性量子化学计算程序包。已经被化学、生物学、物理学以及其它相关学科广泛应用，Gaussian是付费的软件。并不是开源的。

Note

其代码最初由理论化学家、1998年诺贝尔化学奖得主约翰·波普爵士编写，其名称来自于波普在软件中所使用的高斯型基组

Gaussian 软件基于量子力学而开发，可以预测各种化学环境中化合物和反应物的能量分子结构、振动频率和分子性质。Gaussian 软件的模型还可以应用于难以通过实验观察到的稳定物质和化合物，无论是由于其性质（如毒性、可燃性、放射性）还是其固有的短暂性质（如短寿命中间体和过渡结构）。

GaussView是一款配套计算程序Gaussian的可视化软件，可以生成输入文件、查看结果文件，大大地降低了高斯计算模拟软件的使用难度。

现在的版本是Gaussian16，对应着GaussView6.0 - Gaussian16 是用来计算的 - GaussView6.0 是用来可视化的

之前GaussView5.0对应的是Gaussian9.0

2. Gaussian 的功能

量子化学软件目的在于将量子化学复杂计算过程程序化，从而便于使用，提高计算效率并且具有较强的普适性

  • 主要对象：分子、团簇等孤立体系
  • 体系大小：几个至几十个、几百个原子

2.1 基于分子结构

基于分子结构Gaussian计算内容

  • 几何优化
  • 振动分析
  • 热力学量
  • 光谱计算：IR、RAMAN、NMR、VCD
  • 势能面扫描
  • 分子稳定性、反应活性
  • 分析体积、静电势、原子电荷、分子轨道
  • 激发态与电子光谱、ECD
  • 若相互作用

2.2 基于反应过程

基于化学反应过程Gaussian功能

  • 过渡态搜索
  • 反应路径计算
  • 反应速率常数
  • 反应能垒
  • 反应机理

3.Gaussian计算方法

3.1 Gaussian方法

  • 分子力学方法：Amber、UFF、Dreiding
  • 半经验方法：AM1、PM6、PM7、DFTB等
  • HartreeFock方法
  • 密度泛函（DFT）方法，支持大量已发表的泛函；可使用长程和经验色散校正
  • 完全活性空间方法（CASSCF），包括支持RAS和圆锥交叉点优化
  • Møller-Plesset微扰理论：MP2、MP3、MP4（SDQ）、MP4（SDTQ）、MP5
  • 耦合簇方法：CCD、CCSD、CCSD（T）
  • Brueckner doubles方法：BD、BD（T）
  • 外层价电子格林函数（OVGF）方法：电离势和电子亲和力
  • 高精度能量方法：G1-G4、CBS系列和W1系列，及其变体
  • 激发态方法：TD-DFT、EOM-CCSD和SAC-CI
  • 能量；解析梯度；解析频率
  • 可以使用GaussView可视化功能查看各种Gaussian计算结果
  • 分子注释和/或特色渲染：例如，原子电荷、键级、NMR化学位移
  • 绘图，包括核磁共振、振动和振转耦合光谱
  • 表面或轮廓图：例如，分子轨道、电子密度、自旋密度。静电势等性质可以可视化为彩色密度表面
  • 动画：例如，正则振动模、IRC路径、几何优化

Gaussian

Gaussian

3.2 Gaussian计算流程

下面流程是简易的Gaussian流程

flowchart LR
  IDEA --> Model --> Task
  Task--> Method --> Gaussian