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Running Gaussian 03
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OUT Line Introduction Task Program Start Input file example Basis set
Output Method of execution paint a Orbital for using Gaussian
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Introduction Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods severs as an introduction to the capabilities of and procedures for this variety of computational chemistry. This work was developed using the Gaussian series of computational chemistry programs for all of its specific examples and exercises (specifically Gaussain 94).
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Task Single point energy. Geometry optimization.
Frequency and thermochemical analysis. Reaction path following. Find the maximum energy along a specific reaction path. Potential energy surface scan. Polarizabilities and hyperpolarizabilities. Direct dynamics trajectory calculation. Compute forces on the nuclei. Test wavefunction stability. Compute molecular volume. Recompute population analysis only. Print initial guess only; recompute population analysis. Extract archive entry from checkpoint file only.
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Program Start
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% Section Link 0 section %mem 메모리설정, 기본값 6MW ( 1 Word = 8 Byte)
%chk=water Link 0 section %mem 메모리설정, 기본값 6MW ( 1 Word = 8 Byte) 앞으로 다룰 대부분의 계산은 10MW 안에서 해결 가능!! %chk .out 파일 이외의 .chk 파일이 scratch folder에 생성 Wavefunction을 구성하는 모든orbital을 기록 쉽게 말해 화학에 나오는 orbital을 그릴 수 있음 % Section
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Route Section Route section *계산을 함에 있어 제일 중요한 부분*
#p HF/6-31G(d) opt Route section *계산을 함에 있어 제일 중요한 부분* #p .out 파일에 계산 결과를 자세히 기록, 약간 간단하게 쓸때는 #t HF SCF 계산 방법을 선택, schrödinger eq. 를 푸는 방법에 따라 다양 ex) HF, MP2, CCSD, B3LYP, SVWN, ∙∙∙ 6-31G(d) Basis set opt 계산 방법을 입력 blank(공백!) single point 계산 opt geometry optimization 계산 freq frequancy 계산, 반드시 opt와 함께 실행 이후 여러가지 추가 option들이 있다. Route Section
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Title Section Title section
water energy Title Section 의미는 없지만 Title Section이 비어 있으면 계산 자체가 실행이 안됨 자신이 무엇을 하고 있는지 알기 쉽게 써 놓으면 됨
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Charge & Multiplicity Charge : ex) -1,-2 (negative charge)
0 (neutral charge) 1, 2 (positive charge) Multiplicity : M = 2 Ⅹ S(spin) + 1 singlet (spin : 0, multiplicity : 1) doublet (spin : 1/2, multiplicity : 2) triplet (spin : 1, multiplicity : 3) …… Charge, Multiplicity or Charge Multiplicity 0, 1 Molecule Specification section (charge and spin )
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Geometry O,H Atom Name or Atom Number
0.464 각각 차례대로 x, y, z 성분으로 Cartesian coodinate 단위는 Å 이밖에 Z-matrix 방법으로 좌표를 적을수도 있음. Geometry atomic coordinates … O H H
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Caculation… %mem=10MW %chk=water #p HF/6-31G(d) opt water energy 0, 1
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Window mode vs. Text mode
Window text 비교
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% Section – chk file Link 0 section
%mem=10MW %chk=water Link 0 section 계산이 끝나면 G03의 scratch path (default : c:\g03w\scratch\) 에서 water.chk 를 확인! % Section
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% Section – chk file .chk 파일을 읽는 방법은 2가지 Gaussian Viewer를 이용하여 바로 확인
.chk .fch 로 바꾼 후 Chemcraft로 확인 Gauss View 4.1 로 MO 확인 Gauss view 로 MO 보기
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% Section – chk file .chk 파일을 읽는 방법은 2가지 Gaussian Viewer를 이용하여 바로 확인
.chk .fch 로 바꾼 후 Chemcraft로 확인 .chk를 .fch 로 convert
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% Section – chk file Chemcraft 로 MO 확인 Chemcraft 로 MO 보기
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Route Section Route section #(t/p) Method/Basis-set Option
#p HF/6-31G(d) opt Route section #(t/p) Method/Basis-set Option Route Section
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Route Section Single point energy Geometry optimization %mem=1gb
%chk=water #p HF/6-31G(d) water energy 0, 1 O H H %mem=1gb %chk=water #p HF/6-31G(d) opt water energy 0, 1 O H H Task option opt, freq, massage, counterpoise,… Single point energy Geometry optimization
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Route Section Frequency analysis Other basis set %mem=1gb %mem=1gb
%chk=water #p HF/6-31G(d) opt freq water energy 0, 1 O H H %mem=1gb %chk=water #p HF/cc-pVTZ opt water energy 0, 1 O H H 반드시 optimize 이후 frequency를 구한다. Frequency analysis Other basis set
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Route Section MP2 order caculation MP2 non-freeze core option %mem=1gb
%chk=water #p MP2(full)/6-31G(d) opt water energy 0, 1 O H H %mem=1gb %chk=water #p MP2/6-31G(d) opt water energy 0, 1 O H H Freeze core 를 무시. Full 을 써주지 않으면 default value로 freeze core option이 들어간다. HF 대신 MP2가 들어간 형태 MP2 order caculation MP2 non-freeze core option
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Route Section - SCF G03 프로그램으로 schrödinger eq.을 풀 때
Second order differentical equation Eigenvalue problem Non linear equation ∴ Self-Consistent Field (SCF) 방법을 이용한다.
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<SCF 과정> <opt 과정> No Yes No Yes 처음에 을 가정. 을 구함. 을 구함.
처음에 을 가정 을 구함. 을 구함. 를 구하고 을 다시 계산. No 수렴 되었는가? Yes 계산 <opt 과정> 각 Atom 에 작용하는 force 계산 Atom을 움직여서 새로운 geometry 생성 Force가 아주 작아서 equilibrium geometry 라고 볼수 있는가? No Yes 끝
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Route Section - SCF RHF (multiplicity = 1 일때 defualt)
- closed-shell restricted HF UHF (multiplicity ≠ 1 일때 defualt) - spin-unrestricted HF ROHF - restricted high-spin open-shell HF ex) #p UMP2/cc-pVTZ
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Route Section - SCF RHF ROHF UHF
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Route Section - Method Post-HF DFT Hybrid HF MP2 MP4(SDQ) QCISD
CCSD(T) Etc… DFT BLYP PBEPBE SVWN Hybrid B3LYP
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Route Section – Basis set
Applies to Polarization Functions Diffuse Functions STO-3G H-Xe * 3-21G * or ** + 6-21G H-Cl (d) 4-31G H-Ne (d) or (d,p) 6-31G H-Kr (3df,3pd) ++ 6-311G D95 H-Cl except Na and Mg D95V SHC CEP-4G H-Rn * (Li-Ar only) CEP-31G CEP-121G
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Route Section – Basis set
Diffuse orbital : range가 긴 orbital을 추가해준다. + : All atom without hydrogen ++ : All atom Polarization orbital : 각운동량이 더 큰 orbital 추가 * or (d) : All atom without hydrogen ** or (d,p) : All atom G** valence electron을 1개의 Gaussain으로 구성된 s,p-orbital을 사용 valence electron을 3개의 Gaussain으로 구성된 s,p-orbital을 사용 core electron을 6개의 Gaussain으로 구성된 s-orbital을 사용
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Route Section – Basis set
Atoms cc-pVDZ cc-pVTZ cc-pVQZ cc-pV5Z cc-pV6Z H 2s,1p 3s,2p,1d 4s,3p,2d,1f 5s,4p,3d,2f,1g 6s,5p,4d,3f,2g,1h He not available B-Ne 7s,6p,5d,4f,3g,2h,1i Al-Ar 4s,3p,1d 5s,4p,2d,1f 6s,5p,3d,2f,1g 7s,6p,4d,3f,2g,1h Ga-Kr 5s,4p,1d 6s,5p,3d,1f
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Route Section – Basis set
1. Basis set 을 고르고 2. atom을 고른 뒤 Route Section – basis set 3. format을 정하고 4. Click!
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Route Section – Basis set
#p UMP2(full)/Gen SCF=tight test 1,2 H cc-pVQZ **** Ca 0 S …… G Basis set 자리에 Gen 이라 입력 여기서부터 사용 Route Section – basis set basis set 은 직접 입력도 가능하고(ex. Ca), 기존의 basis set 을 집어 넣어도 된다(ex. H). basis 의 끝은 ****로 마무리
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Basis set Number of basis set N2 Total Energy(HF) STO-3G 10 3-21G 18 4-31G 6-21G 6-31G 6-311G 26 Route Section – basis set
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Geometry atomic coordinates … O -0.464 0.177 0.0 H -0.464 1.137 0.0
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Atom Name or Atom Number
Geometry – Cartesian Atom Name or Atom Number X Y Z C C C H H H
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Geometry – Z-matrix k C R i α j β 20
Theta2 Theta Theta1 Theta Theta1 Theta Theta1 Theta Theta1 Theta Theta1 Theta Theta1 Variables: Theta = Theta = Theta = k원자가 C번째 원자와 R만큼 떨어져있고, i-C-k가 이루는 각이 α만큼이고, C-i-j 평면과 k-i-j가 이루는 각이 β이다.
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Geometry – Z-matrix
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Geometry – Z-matrix
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Multi-step Job
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Multi-step Job Multi-Step Jobs 반드시 한칸 띄운다. ……… --Link1--
#p HF/6-31G(d) water energy 0, 1 O H H --Link1-- #p HF/6-311G(d) 반드시 한칸 띄운다. ……… --Link1-- Multi-Step Jobs
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Viewer – Chemcraft G03으로 계산할 분자모형의 초기 좌표를 설정할 수 있다.
주어진 좌표를 편집할 수 있다. fch파일을 열어 Molecular orbital을 확인할 수 있다.
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Viewer – Chemcraft
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Viewer – Chemcraft
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Viewer – Chemcraft
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Viewer – Chemcraft
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Viewer – Chemcraft
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Viewer – Chemcraft
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