在Gaussian计算中-应该注意的十个问题.doc

《在Gaussian计算中-应该注意的十个问题.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、在Gaussian计算中，为了确定优化得到的几何结构是势能面上的局域极小点还是鞍点，或者要得到相关的热力学性质，经常需要对优化后的几何结构进行振动分析。这里我们将讨论几个频率计算中常见的一些问题。希望能对初学Gaussian的人有所帮助。首先，原则上说，振动频率分析只对稳定结构有意义。这里所说的稳定结构包括是势能面上的局域极小点和鞍点。如下图1所示是一维自由度上的势能面，A和B处在势能面的局域极小点，而处在势能面的鞍点上。他们在都处在平衡位置（原子核受力为零），不同的是，A和B来说离开平衡位置会受到指向平衡位置处的力，而C离开平衡位置会受到远离平衡位置的力。因此A和B处在稳

2、定平衡点，C处在不稳定平衡点。实际上，一个分子可以有很多的自由度，如果在所有自由度上分子都处在稳定平衡，就是稳定的分子。频率分析得结果是所有频率都是正的，表明这是一个局域的极小点。如果分子只在一个自由度上处于不稳定平衡位置，其他自由度上都处在稳定平衡位置，说明该结构是一阶鞍点。分子在稳定自由度方向上的振动才是真实的振动，在不稳定自由度方向上的实际上是不会有振动的。不过我们可以对不稳定方向上的运动也按振动来做数学处理，会的到负的振动频率，我们称它为虚频。虚频的出现表明该结构为鞍点。第二，Gaussian计算中，频率的计算一定要在和分子结构优化相同的方法，基组下进行，否则计算的

3、结果是没有意义的。我们知道，任何理论水平下的计算，都是在一定的近似下进行的，不同的理论水平的近似程度是不同的。在一种理论水平A下优化的稳定结构Geom_A会和另一种理论水平B下优化的稳定结构Geom_B有差别，也就是说Geom_A不会是理论水平B下的稳定结构。根据前面我们所讨论的，在理论水平B下对一个不稳定的结构进行频率分析是没有意义的。图2示意说明了不同理论水平下稳定点结构的不同。图2不同理论水平下优化的稳定结构是不同的第三，频率计算中可以考虑同位素效应（Freq=ReadIsotopes）。在波恩-奥本海默近似下，对于同一种元素采用不同的同位素对几何优化和电子结构计算没

4、有影响，频率计算所需的力常数矩阵（Hessian矩阵）也不会变化，变化的只是约化质量。容易理解，重的同位素会导致低的振动频率。实际上，原子序数大的元素的同位素效应非常不明显，一般只需考虑H原子的同位素效应。  第四，各种方法计算的频率和实验结果之间存在系统误差，需要乘以一个约化因子来进行校正（Scale=f）。一般来说，理论计算的频率值会比实验结果大。下面是一些理论水平下的约化因子。注意频率和零点能的约化因子是可以不同的。更多水平下的约化因子需要查文献获得。  方法：约化因子约化因子  （频率）（ZPE）  HF/3-21G0.90850.9409 MP2(Full)/6-

5、31G(d)0.94270.9646  HF/6-31G(d)0.89290.9135MP2(FC)/6-31G(d)0.94340.9676 BLYP/6-31G(d)0.99401.0119  SVWN/6-31G(d)0.98331.0079 B3LYP/6-31G(d)0.96130.9804第五，Gaussian的频率计算有时会遇到下面的警告：  Warning--explicitconsiderationof3degreesoffreedomasvibrationsmaycausesignificanterror  这时一般有两种可能：一种可能是，优化的几何结构

6、不够精确，还没有达到稳定点。对于这种情况，需要考虑用OPT=tight或OPT=VeryTight，结合Int=fine或者Int=VeryFine进行更加精确的优化。第二种可能是，在计算的振动模式中，有部分的低频模式对应于内转动模式，在热力学分析中应该按自由转子或受阻转子模型处理，如果按谐振子模型处理会造成较大的误差。采用受阻内转子模型，可以用Freq=Hindered-Rotor计算或者自己手动计算这些振动模式对热力学性质的贡献。 第六，对于计算出的力常数较小的振动模式，其势能面形状可能不满足谐振子模型的要求，力常数函数需要考虑非谐性的成分，这时可以用Freq=Anha

7、rmonic来进行非谐性处理。  第七，在频率输出前，会有这样的输出:  Lowfrequencies----0.00080.00030.001340.627559.380866.4408  Lowfrequencies---1799.18923809.46043943.3536  上面行的六个模式实际对应于平动（前三个）和转动（后三个），理论上，这六个数都应该是零。如果是对过渡态进行的频率计算，第一行会先输出虚频，然后才给出平动转动的数值。一般来说，平动的三个数都是接近于零的。如果转动的三个数不接近于零（一般解析