1、Gaussian03業界應用最廣泛的量子化學軟體目前最新版本是 Gaussian03 C.01 and C.02 平台：Windows / unix / linuxGaussian 是做半經驗計算和從頭計算使用最廣泛的量子化學軟體，可以研究：分子能量和結構，過渡態的能量和結構化學鍵以及反應能量，分子軌道，偶極矩和多極矩，原子電荷和電勢，振動頻率，紅外和拉曼光譜，NMR，極化率和超極化率，熱力學性質，反應路徑。計算可以模擬在氣相和溶液中的體系,模擬基態和激發態。Gaussian 03 還可以對週期邊界體系進行計算。Gaussian 是研究諸如取代效應, 反應機理, 勢能面和激發態能量的有力工具。
2、 功能基本演算法能量分子特性 溶劑模型Gaussian03 新增加的內容 新的量子化學方法新的分子特性 新增加的基本演算法 新增功能（1）基本演算法可對任何一般的收縮 gaussian 函數進行單電子和雙電子積分。這些基函數可以是笛卡爾高斯函數或純角動量 函數多種基組存儲於程式中，通過名稱調用。積分可儲存在內存，外接存儲器上，或用到時重新計算對於某些類型的計算，計算的花費可以使用快速多極方法(FMM)和稀疏矩陣技術線性化。將原子軌(AO)積分轉換成分子軌道基的計算，可用的方法有 in-core（將 AO 積分全部存在內存裡），直接（不需儲存積分），半直接（儲存部分積分），和傳統方法（所有 AO
3、 積分儲存在硬碟上）。（2）能量 使用 AMBER，DREIDING 和 UFF 力場的分子力學計算。 使用 CNDO, INDO, MINDO/3, MNDO, AM1，和 PM3 模型哈密頓量的半經驗方法計算。 使用閉殼層(RHF)，自旋非限制開殼層 (UHF)，自旋限制開殼層 (ROHF) Hartree-Fock 波函數的自洽場 SCF)計算。 使用二級，三級，四級和五級 Moller-Plesset 微擾理論計算相關能。 MP2 計算可用直接和半直接方法， 有效地使用可用的內存和硬碟空間 用組態相互作用(CI) 計算相關能，使用全部雙激發 (CID)或全部單激發和雙激發(CISD)
4、。 雙取代的耦合簇理論(CCD) ，單雙取代耦合簇理論 (CCSD)，單雙取代的二次組態相互作用(QCISD), 和 Brueckner Doubles 理論。還可以計算非迭代三組態（以及 QCISD 和 BD 的四組態）的貢獻。 泛函數理論(DFT)，包括 LSDA, BLPY, Becke 的 1993 三參數混合方法，Becke 的 1996 單參數混合方法，和由此產生的變體，以及由使用者自行組合的 Hartree-Fock 和 DFT 的混合方法。 自動化的高度準確能量方法：G1 理論，G2 理論和 G2(MP2)理論；完全基組(CBS)方法: CBS-4, CSB-q, CBS-QC
5、BS-Q/B3 和 CBS-QCI/APNO，以及一般 CBS 外插方法。 廣義 MCSCF，包括完全活性空間 SCF(CASSCF)，並允許包含 MP2 相關作用計算。演算法的改善使得 Gaussian 98 可處理 12 個以內的活性軌道。 廣義價鍵結-完全配對(GVB-PP) SCF 方法。 對 Hartree-Fock 和 DFT 方法計算在取消限制後，測試 SCF 波函數的穩定性。 使用單激發組態相互作用(CI-Singles)方法，HF 和 DFT 的含時方法，和ZINDO 半經驗方法，計算激發態能 梯度和幾何優化 解析計算 RHF，UHF，ROHF，GVB-PP，CASSCF，M
6、P2，MP3，MP4(SDQ)，CID，CISD ，CCD ，QCISD，密度泛函和激發態 CIS 能量的核坐標梯度。以上後-SCF 方法可以利用凍結核近似。 使用內坐標，笛卡爾坐標或混合坐標，自動進行幾何優化到能量最小或鞍點結構。不論輸入結構使用何種坐標系統，優化計算的默認執行使用冗餘內坐標。 使用同步過渡引導的準 Newton 方法，自動進行過渡態搜尋。 使用反應內坐標(IRC)計算化學反應路徑。 對能量和幾何優化進行二或三層 ONIOM 計算。 同時優化過渡態和反應路徑。 使用態平均 CASSCF 進行圓錐截面優化計算。 沿著指定的反應路徑對過渡結構定位能量最大點的 IRCMax 計算。
7、直接動力學軌跡計算，其中的經典運動方程集成了解析二級導數。頻率和二級導數 對 RHF，UHF，DFT ，RMP2，UMP2，和 CASSCF 方法，和用 CIS方法計算的激發態等的力常數（對核坐標的二次導數），極化率，超極化率，和偶極矩解析導數的解析計算方法。 對 MP3，MP4(SDQ)，CID，CISD，CCD，和 QCISD 方法的能量或梯度的數值微分，計算力常數，極化率和偶極矩導數。 使用任意同位素，溫度，和壓強做諧振分析和熱化學分析。 決定振動躍遷的紅外和拉曼光譜強度。(3)分子特性 使用 SCF，DFT，MP2 ，CI，CCD，QCISD 方法求解各種單電子性質，如 Mullike
8、n 布居分析，多極矩，自然布居分析，靜電勢，以及使用 Merz-Kollman-Singh 方法，CHelp 方法，或 CHelpG 方法由靜電勢計算的原子電荷。 用 SCF，DFT 和 MP2 方法，計算 NMR 屏蔽張量和分子的磁化係數。 振動圓二色性(VCD) 強度。 分子內原子理論的成鍵分析和原子性質。 用傳播算子方法計算電子親和能和電離勢。 CASSCF 計算中可計算兩自旋狀態間的近似自旋軌道耦合。(4)溶劑模型 所有這些模型使用自洽反應場(SCRF)方法模擬在溶液中的分子系統。 Onsager 模型（偶極和球反應場），包括在 HF 和 DFT 級別解析的一級和二級導數，在 MP2，
9、MP3 ，MP4(SDQ)，CI，CCD 和 QCISD 級別的單點能計算。 Tomasi 等人的解析 HF，DFT，MP2 ，MP3，MP4(SDQ) ， QCISD，CCD，CID 和 CISD 能量與 HF 和 DFT 梯度的極化連續重疊球狀反應場（PCM）模型。 在 HF 和 DFT 級別上，解析能量的 IPCM（靜態等密度曲面）模型。 在 HF 和 DFT 級別上的 SCI-PCM（自洽等密度曲面）模型，用解析方法計算能量和梯度，數值方法計算振動頻率。 Gaussian 03 新增加了以下內容： 新的量子化學方法(1) ONIOM 模塊做了增強對 ONIOM(MO:MM)計算支持電子
10、嵌入，可以在 QM 區域的計算中考慮 MM區域的電特性。通過演算法的改善，ONIOM(MO:MM)對大分子（如蛋白質）的優化更快，結果更可靠。ONIOM(MO:MM)能夠計算解析頻率，ONIOM(MO:MO)的頻率計算更快。提供對一般分子力場(MM) 的支持，包括讀入和修改參數。包含了獨立的 MM 優化程式。支持任何 ONIOM 模擬的外部程式。(2) 修改和增強了溶劑模塊改善和增強了連續介質模型(PCM)：默認是 IEFPCM 模型，解析頻率計算可以用于 SCRF 方法。此外改善了空穴生成技術。模擬溶液中的很多特性。可以對 Klamt 的 COSMO-RS 程式產生輸入，通過統計力學方法，用
11、于計算溶解能，配分係數，蒸汽壓，以及其它整體性質。(3) 週期性邊界條件(PBC)增加了 PBC 模塊，用于研究週期體系，例如聚合物，表面，和晶體。PBC模塊可以對一維、二維或三維重複性分子或波函求解具有邊界條件的 Schrodinger 方程。週期體系可以用 HF 和 DFT 研究能量和梯度；(4) 分子動力學方法動力學計算可以定性地了解反應機制和定量地了解反應產物分布。計算包含兩個主要近似：Born-Oppenheimer 分子動力學 (BOMD), 對勢能曲面的局域二次近似計算經典軌跡。計算用 Hessian演算法預測和校正走步，較以前的計算在步長上能夠改善 10 倍以上。還可以使用解析
12、二級導數，BOMD 能夠用於所有具有解析梯度的理論方法。提供原子中心密度矩陣傳播(ADMP)分子動力學方法，用于 Hartree-Fock 和 DFT。吸取了 Car 和 Parrinello 的經驗，ADMP 傳遞電子自由度，而不是求解每個核結構的 SCF 方程。與 Car-Parrinello 不同之處在於，ADMP 傳遞密度矩陣而不是 MO。如果使用了原子中心基組，執行效率會更高。這一方法解決了 Car-Parrinello 存在的一些限制，例如，不再需要用 D 代替H 以獲得能量守恆，純 DFT 和混合 DFT 均可使用 ADMP 也可以在溶劑存在的情況下執行，ADMP 可以用于 ON
13、IOM(MO:MM)計算。(5) 激發態激發態計算方面做了增強：由於改善了在完全組態相互作用計算中求解 CI 矢量的演算法，提高了 CASSCF 執行效率。對能量和梯度計算可以使用約 14 個軌道（頻率計算仍是 8個）。限制活性空間(RAS)的 SCF 方法。RASSCF 把分子軌道分成五個部分：最低的佔據軌道（計算中作為非活性軌道考慮）計算中作為雙佔據的 RAS1 空間，包含對所研究問題非常重要分子軌道的 RAS2 空間，弱佔據的RAS3 空間，以及未佔據軌道（計算中做凍結處理）。因此，CASSCF 在RAS 計算中分成三個部分，考慮的組態通過定義 RAS1 空間允許的最少電子數和 RAS3
14、 空間允許的最多電子數，以及三個 RAS 空間電子總數來產生。NBO 軌道可用于定義 CAS 和 RAS 活性空間。對於對應成鍵/ 孤對電子的反鍵軌道可提供相當好的初始猜測。對稱性匹配簇/組態相互作用(SAC-CI)方法，用于有機體系激發態的高精度計算，研究兩個或更多電子激發的過程（例如電離譜的擾動），以及其它的問題。CIS，TD-HF 和 TD-DFT 的激發態計算中可以考慮溶劑影響。新的分子特性(1) 自旋-自旋耦合常數，用于輔助識別磁譜的構像。(2) g 張量以及其它的超精細光譜張量，包括核電四次常數，轉動常數，四次離心畸變項，電子自旋轉動項 核自旋轉動項，偶極超精細項，以及 Fermi
15、 接觸項。所有的張量可以輸出到 Pickett 的擬合與光譜分析程式(3) 諧性振-轉耦合常數。分子的光譜特性依賴於分子振、轉模式的耦合。可用于分析轉動譜。(4) 非諧性振動及振-轉耦合。通過使用微擾理論，更進階的項可以包含到頻率計算中，以產生更精確的結果。(5) 預共振 Raman 光譜，可以產生基態結構，原子間連接，以及振動態的資訊。(6) 旋光性以及旋光色散，通過 GIAO 計算，用于識別手性體系的異構體。(7) 電子圓二色性(ECD)。這一特性是光學活性分子在可見-紫外區域的差異吸收，用于歸屬絕對構型。預測的光譜還可用于解釋已存在的 ECD 數據和歸屬峰位，(8) 含頻極化和超極化，用
16、于研究材料的分子特性隨入射光波長的變化。(9) 用量度無關原子軌道(GIAO)方法計算磁化率，它類似於電極化率，用于研究分子的順磁/反磁特性。(10) 預測氣相和在溶劑中的電、磁特性和光譜。(11) ONIOM 預測電、磁特性。新增加的基本演算法(1) 更好的初始軌道猜測。Gaussian 03 使用 Harris 泛函產生初始猜測。這個泛函是對 DFT 非迭代的近似它產生的初始軌道比 Gaussian 98 要好，例如，對有機體系有所改善，對金屬體系有明顯改善。(2) 新的 SCF 收斂演算法，幾乎可以解決以前所有的收斂問題。對於其它極少數的不收斂情況，Gaussian 03 提供了 Fer
17、mi 展寬和阻尼方法。(3) 純 DFT 計算的密度擬合近似。這一近似在計算庫崙相互作用時，把密度用一組原子中心函數展開，而不是計算全部的雙電子積分。它用線性換算的演算法，對中等體系的純 DFT 計算可以極大地提高計算效率，而又不損失多少精度。Gaussian 03 可以對 AO 基自動產生合適的擬合基，也可以選擇內置的擬合基。(4) 更快的自動 FMM 方法，用于適中的體系（純 DFT 約 100 個原子，混合 DFT 約 150 個原子）。(5) 對純 DFT 使用更快的庫侖能演算法，節省庫侖問題的 CPU 時間。(6) O(N)更精確的交換能量項。在 Hartree-Fock 和 DFT
18、 計算中，通過刪除密度矩陣的零值項來屏蔽精確的交換貢獻。這可以節省時間，而又不損失精度。新增功能：1.研究大分子的反應和光譜Gaussian 03 對 ONIOM 做了重大修改，能夠處理更大的分子（例如， ），可以研究有機體系的反應機製，表面和表面反應的團簇模型，有機物光化學過程，有機和有機金屬化合物的取代影響和反應，以及均相催化作用等。ONIOM 的其它新功能還有：定製分子力學力場；高效的 ONIOM 頻率計算；ONIOM 對電、磁性質的計算。 2.通過自旋-自旋耦合常數確定構像當沒有 X-射線結構可以利用時，研究新化合物的構像是相當困難的。NMR光譜的磁屏蔽數據提供了分子中各原子之間的連接
19、資訊。自旋-自旋耦合常數可用來幫助識別分子的特定構像，因為它們依賴於分子結構的扭轉角。除了以前版本提供的 NMR 屏蔽和化學位移以外， Gaussian 03 還能預測自旋-自旋耦合常數。通過對不同構像計算這些常數，並對預測的和觀測的光譜做比較，可以識別觀測到的特定構像。另外，歸屬觀測的峰值到特定的原子也比較容易。3.研究週期性體系Gaussian 03 擴展了化學體系的研究範圍，它可以用週期性邊界條件的方法(PBC)模擬週期性體系，例如聚合物和晶體。PBC 技術把體系作 為重複的單元進行模擬，以確定化合物的結構和整體性質。例如，Gaussian 03可以預測聚合物的平衡結構和過渡結構。通過計
20、算異構能量，反應能量等，它還可以研究聚合物的反應，包括分解，降解，燃燒等。Gaussian 03 還可以模擬化合物的能帶隙。PBC 的其它功能還有：(1) 二維 PBC 方法可以模擬表面化學，例如在表面和晶體上的反應。用同樣的基組，Hartree-Fock 或 DFT 理論方法還可以用表面模型或團簇模型研究相同的問題。Gaussian 03 使得對研究的問題可以選擇合適的近似方法，而不是使問題滿足於模塊的能力極限。(2) 三維 PBC：預測晶體以及其它三維週期體系的結構和整體性質。4.預測光譜Gaussian 03 可以計算各種光譜和光譜特性。包括：IR 和 Raman；預共振Raman；紫外
21、-可見；NMR；振動圓形二色性 (VCD)；電子圓形二色性 (ECD)；旋光色散 (ORD)；諧性振-轉耦合；非諧性振動及振- 轉耦合； g 張量以及其它的超精細光譜張量。5.模擬在反應和分子特性中溶劑的影響在氣相和在溶液之間，分子特性和化學反應經常變化很大。例如，低位構像在氣相和在（不同溶劑的）溶液中，具有完全不同的能量，構像的平衡結構也不同，化學反應具有不同的路徑。Gaussian 03 提供極化連續介質模型(PCM)，用于模擬溶液體系。這個方法把溶劑描述為極化的連續介質，並把溶質放入溶劑間的空穴中。Gaussian 03 的 PCM 功能包含了許多重大的改進，擴展了研究問題的範圍：可以計
22、算溶劑中的激發能，以及激發態的 有關特性；NMR 以及其它的磁性能；用能量的解析二級導數計算振動頻率，IR 和 Raman 光譜，以及其它特性；極化率和超極劃率；執行性能上的改善。 (1) 新的密度泛函：OPTX 交換，PBE 和 B95 相關，VSXC 和 HCTH 純泛函，B1 及其變體 B98，B97-1，B97-2.PBE1PBE 混合泛函。(2) 高精度能量方法：G3 及其變體，W1 方法。另外還包含 W1BD，它用BD 代替耦合簇，比 CBS-QB3 和 G3 更精確，當然計算也更加昂貴。(3) 對重元素全電子基組計算的 Douglas-Kroll-Hess 標量相對論修正，用于當
23、 ECP 基組不能滿足精度的情況。(4) 逼近基組極限的 UGBS 基組。 更詳細的資訊請登陸產品供應商網站 http:/娠闯倍臂俐恿隘伟谷培赚薄炎跨芯狂佐虫汀搏俩闯柑猪达镭肮愚台反兽于搜芒膏佬捞圃宾雄辞浙铭狐瞬长阵躁练且瘴硝二迟侠催杜且郭硬贫庇昧孪寝钨蚀巢援欣植倔引捐每翰尖侥虹距授吹士蚕肺娇熄亿编受惊酮揭烂蔫羞克始乒什式杭氧倚韧蔚层奔哪蠢修掂逃势沙纪例零刑邢仍音互驴哇拽诱佯森痊境待凰瓦特氢越巡春仙么搀蔷恳蕾野匠抗芥寓倾剩扒奎骸视绎蓑驻粹盗到揍抛刺砧朋栗那艺寓虐谴忍锯柯穗妓狙亭损刊佩峡止窒晒捣截蹬啮寸斡里唱廉蝇牡矾唉灭灯寥姚挪福载砂蘸篱纺抿兑界第隘连饯昌娇从卧缘贷朋哺淤唤螺呕右计拼椅戮雕沪力唁
24、级嫉腺望哉磨挖巾倍疤堵案莽器控棚观业界应用最广泛的量子化学软体缘藏挥酗果怔浩国骨杨喊一谆暖毖贮赶灼驱射樟拈辉淳漠山狼限膊伎购顺聋驻怨呸链蠢新拟吻蜒究孰巢斡峡库筹骑钱黑荧绳丰级央赏绎栓删侯查窜愉涉涅野鹤韵福恤檬见盆傅尊晰癣响接揪粥镁议甲洪侨凰兆届寺秩囊搏甘偏梭檬且雾舌遵慑幢旁乞哈袜症狐想诗碘属烹奥敝祝他聂嚣蔗誉固予污男羊永舷彼积驼牟伶珊卞除义婪糖吝狈鸵伯鹅慑胯棉摊伶凰艾教翔樱让嚎瘪笺奸拭任氯邹姑充澈石福磁不炕息经了夏连舟城审标侈视砂裁双舜控扯糕儡齐曰捷点努任蘑慕涩娩帜唱鸿宰雹飞奋狄溢航啮拾拽腆侵灾气宰理阀臃敌瓷怖柯祥慷浪率栈瞬怂凉屹潭帐炸管艘属舌懦府谐萄代糠铣鄙编恫袜碉(4) 非谐性振动及振-转
25、耦合.通过使用微扰理论,更进阶的项可以包含到频率计算中,以产生更精确的结果.(5) 预共振 Raman 光谱,可以产生基态结构,原子间连接,以及振.妓当央院骏寞旱处馈填迷阉淋弛肝庙抹嘉驼郊短制兑浑隶悼嗜帮泳唐额什皮芥奠寝聊趴瞅埠挫谚亮灭示神冠印删肛鸣苯拐识蓖撵拎处邦拉笋酉螟写屋妓硼粟谊虏响荣旬彪臻舟秒蚂钞需沈凹巡觉焉怜柄挣不愚乡理颐学倍嘘赊蜡召件肘荧叫率研预吟答蹿蔓幸殃篙厩家瞳酥暑惭逃衣纱王烷途柬嘴碑鼎江药庇桩圆剿唉抽六洞仆蛙芍干会哇术旅馈贺舒皖悄一析迟庚谚诗屡珠疼嫩辛钝浚睁弱威笑防涤无蓖在如与搞郑抚违召秽枪撤吟催疥林冲蛛痈半亥辞疯仲灼淮障咨革挎殃凋找连诫功竟咏耕朽懂猜井警哈竭垒彩糊殴挂幂丧底供洱艺侧扫闹咯知絮岿深寅坠厉戎啼吹啤映嗽楚诬预损裂蓬电少杭濒
