前言

　　Gaussian软件有Windows版和Linux版，两版在使用上差别不大，其中虚拟机Linux版安装教程如前文所示（https://www.bilibili.com/read/cv17234114）。从本帖开始，记录和分享Gaussian软件的使用。所谓“快速启动教程”，即以计算目的为导向，快速上手软件。至于各种参数的意义和高级设置，则可以边用、边查、边学。

1. 基础概念

　　(1) 何谓“单点能”？

　　分子的一种构型构象，就是这个分子的一个“点”，该构型构象对应的能量就是它的“单点能”。分子的单点能随构型构象发生变化，据此可以绘制“势能面”。换句话说，“单点能”的“点”就是“势能面”上的一个点。

　　(2) 结构优化是做什么的？

　　结构优化，就是给定初始结构后，通过迭代计算，使分子优化至一个低单点能的“点”（即构型构象）。计算的初始参数要根据目标分子和计算机情况设置。迭代的收敛判据是对比上一次迭代和下一次迭代的计算结果，若能量（或分子内受力）小于某个值，则认为收敛。收敛结果有可能是整个势能面上的最低点，也有可能只是一个相对的最低点，因此初始结构的给定十分重要。

2. 绘制初始结构

　　初始结构可以通过GaussView面板手动绘制，也可以从外部导入。前者适合画简单分子，后者适合画复杂结构。

　　(1) 通过GaussView面板绘制

　　如图1，先通过主面板红框内的按钮选择要绘制的片段，然后在蓝色面板上绘制。若要改变已绘制结构的键长和键角等，可通过主面板蓝框内的按钮修改。每个按钮的具体功能不再赘述，挨个尝试几次即可熟悉。

　　(2) 通过外部导入（.mol格式文件）

　　GaussView自带面板有时不太直观，绘制复杂分子时容易出错。而且若对绘制面板不熟悉，绘制出来的初始结构有可能扭曲太大，不利于后续优化。因此通过第三方软件或网站绘制，再导入Gaussian是个不错的选择。个人推荐如下：

• MolView网站（https://molview.org/）：如图2，在左侧绘制点线式结构式后，右侧自动给出三维构型，通过上方按钮可以导出.mol格式文件。若分子是常见分子，可以直接在网页左上方搜索分子名。优点是十分直观，简单易用；缺点是网站服务器位于国外，有时打开可能较慢。

• InDraw网站（http://indrawforweb.integle.com/）：可以绘制点线式结构，然后导出.mol格式文件。优点是作为国内网站响应较快；缺点是需要注册登录使用，且没有直观的三维输出结果，没有分子数据库，遇到手性基团时也要小心绘制。

• Materials Studio软件：这是一款强大的计算化学软件，收费软件，具体使用不再赘述，其“Clean”功能有类似优化的效果（Gaussian里也有，在右击“Edit”菜单里）。

• T.E.S.T.软件（https://www.epa.gov/chemical-research/toxicity-estimation-software-tool-test）：美国环保署（EPA）开发的基于构效关系（QSAR）的毒性预测软件，可免费使用。右侧可以绘制点线式结构，左上角也可以直接搜索分子名称，最后导出.mol格式文件。

• 其他类似网站和软件还有很多，不再赘述。

3. 启动软件

　　启动GaussView后打开初始分子结构的文件，另存为.gjf格式，注意路径不能有中文（不另存也没关系，后续开始计算也会提示保存）。

　　(1) 提交计算任务

　　在分子结构面板上右击 – Calculate – Gaussian Calculate Setup – 新窗口设置参数（如下文） – Submit（提交计算任务） – Save（保存初始文件） – 选择合适的目录和命名 – Save – 新窗口点击Yes。

• Job Type – 任务类型。优化分子结构选Optimization或Opt+Freq（优化结构并计算虚频，之所以计算虚频，是因为若虚频不为零，则并非稳态分子）；计算单点能选Energy。

• Method – 第一行：Method第一项为目标分子的态，一般默认选Ground State（基态）；第二项为计算方法，近年常用DFT（密度泛函理论）；第三项为自旋，若不懂如何设置则先默认不改，计算出问题时再选择高线态（N线态的计算方法是N=2n+1，其中n是分子的孤电子数）；第四项为所用泛函，近年常用B3LYP（计算方法和泛函的选项越靠下越精确，但相应耗时越长）。第二行：Basis set为基组，根据原子序数选择，越重的原子对应选项越靠下（具体可查询Gaussian官方手册）。

• Title – 设置计算任务的名称。

• Link0 – 设置计算任务所占用的计算机资源（不设置就会溢出报错）。Options选项卡：Memory Limit为最大占用内存，根据虚拟机系统占用内存规划，要为虚拟机系统预留一定内存（Windows版Gaussian09最大只能设为1G）；Shared Processors为计算线程，一般设为虚拟机占用CPU核数，虚拟机占用核数一般设为计算机CPU核数；Chkpoint File为检查点文件，自行设置其保存位置和名称。上述设置对应代码见于Link选项卡。

• 上述内容可以写为默认设置。以Linux版为例，创建“Default.Route”文件，用记事本打开，写入如下内容，保存至“/home/lc/lc/g16/”路径（这是我的安装路径，读者需自行修改）。其中P和M分别代表调用CPU核数和内存大小，根据硬件和虚拟机设置。Windows版则为“Default.Rou”文件，保存在“C:\G09W\Scratch”路径。

  -P- 4
  

  -M- 8GB

• Solvent – 选择溶剂。

• Preview – 预览输入文件内容（如图3）。其大致由三块组成：第一块为计算任务相关信息，第二块为初始原子坐标，第三块为初始原子键连方式。第三块内容有些人会删除，因为结构优化后会自动给出。

　　(2) 查看计算进程（可选操作）

　　Windows版开始计算后会自动弹出Gaussian面板，显示计算进程，且不能关闭。而Linux版看不到这个面板，若要查看计算进程，可通过如下方法：

• 点击GaussView面板上的Calculate – Current Jobs

• 在新面板上选中任务 – Stream Output File

　　(3) 查看计算结果

• 计算完成时会自动弹出计算结果，若要打开其他文件，则点击File – Open – 选中输出文件 – 勾选最下方按钮 – Open

• 查看结构优化结果：新窗口右击 – Results – Summary

• 查看结构优化过程：新窗口点击绿色圆点

• 查看单点能优化过程：新窗口右击 – Results – Optimization

（教程结束）