用GAMESS做能量分解的教程,我们承包了!
GAMESS是历史悠久的综合性量子化学程序,但通常计算任务的易用性和效率都远逊色于常见程序,当前主要被用于做能量分解。很多人在GAMESS基础上进行修改,发展了一系列能量分解方法,这里我们只介绍原版GAMESS中内置的种类
$contrl icharg=0 mult=1 scftyp=rhf dfttyp=m06-2x
runtyp=eda nosym=1 maxit=200 $end
$system mwords=20 $end
$basis GBASIS=N311 NGAUSS=6 NDFUNC=2
NFFUNC=1 NPFUNC=2 DIFFSP=.T. $end
$lmoeda matom(1)=3,3 mcharg(1)=0,0 mmult(1)=1,1
cmoeda=.t. $end
$scf DIRSCF=.T. $end
$data
drwg
C1
O 8.0 -1.50607700 -0.00969700 0.12063800
H 1.0 -0.55441500 0.01377900 -0.04916100
H 1.0 -1.92592000 0.06036100 -0.73886700
O 8.0 1.38170600 0.00837000 -0.10857900
H 1.0 1.75392800 0.73368100 0.40056500
H 1.0 1.72137200 -0.79720900 0.29099100
$end
GAMESS的输入文件极为繁琐。所有关键字行均以[空格]$开始,每一行不得超过20字符,凡是超过的应当换行。在$contrl部分指定电荷,自旋多重度,如果是开壳层必须手动写明使用UHF。Dfttype后可以指定许多主流(和非主流)泛函(支持列表见http://myweb.liu.edu/~nmatsuna/gamess/input/DFT.html)。runtype=eda表明进行LMO-EDA计算。
每个CPU所占用的内存在mwords中指定。GAMESS对Pople基组有非常特殊的基组格式,这里我们展示了6-311+G(2df,2p)的写法。对该体系用这么低的级别很不合适,主要是为了展示基组的定义。GAMESS内置了cc-pVnZ(写作gbasis=ccn)和def2-TZVP(写作KTZVP),此外还有一些相对非主流的基组。
$lmoeda matom(1)=3,3 mcharg(1)=0,0 mmult(1)=1,1 cmoeda=.t. $end规定了能量分解的两个片段,依次是第1-3和第4-6个原子,两者电荷和自旋多重度分别指定。注意括号内的1是关键字的一部分,没有特殊含义。CMOEDA是苏培东提出的一种能量分解形式,是写t还是f影响不大。
$scf DIRSCF=.T. $end务必记得写DIRSCF=.T. 否则将进行conventional SCF,即所有电子积分都写在硬盘中,极度缓慢和伤硬盘。
最后分子构型在$data中指定。第一行为说明,接下来指定点群(C1即可)。GAMESS的几何坐标格式非常怪异,一开头的元素符号可以写成任意说明性文字,核电荷数用专门的一列指定。务必严格按照此格式,而不要想当然地将Gaussian优化构型直接复制过去。
GAMESS有Windows和Linux版本。作者在Linux上编译的GAMESS总有问题(可以成功编译,但运行得到的能量不对),因此使用Windows版本。安装过程十分简单,需要依次安装主程序和Windows MPI,并且在安装包内附有详细安装和使用过程的PPT。安装好后点击其内置的命令提示符,运行:
rungms.bat test.inp 2019.R1.P1.mkl 2
其中2019.R1.P1.mkl是GAMESS的小版本,可以在gamess.xxxx.exe的文件名中找到。
2表示使用2核心。注意如果因输入文件写错而发生报错,想要重新运行前必须把restart文件夹下的内容删干净。
其中OWN BASIS SET和ALL BASIS SET为消除BSSE前后的结果。显然,静电相互作用贡献了水分子氢键的绝大部分。LMO-EDA将交换和排斥分成了两部分,如果不习惯当然可以把它们再加起来。DFT-dispersion energy不是严格的色散,而应当被当做xc部分贡献的,可以叫做xc部分,而色散的贡献最简单的处理方法是研究完全不能描述色散的泛函在加上D3(Zero)前后的相互作用能量之差。
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