Gaussian 09 @ NCCU

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I. 簡介


本校於2009年與美國 Gaussian Inc. 簽約購置(由化生系胡維平與李錫隆教授98年度國科會計畫經費支付) Gaussian 09 量子化學計算軟體,由化生系胡維平教授負責管理維護。最初購買版本為 A02,目前已升級至 C01。由於我們採購的是 academic source code site license,本校師生若有需要皆可填寫 user agreement 並與胡維平教授聯絡 (ext. 66402, chewph@ccu.edu.tw) 取得此軟體,校外人士或單位若無 Gaussian 09 source code 使用執照則無法提供。

II. 最新版本

G09 source code revision C01 需經過編譯程式轉變成電腦可執行的程式集,在經濟效益考量下,我們目前都只使用 PC 配合 Linux 作業系統;當然理論上只要有適合的編譯器及必要的軟體元件,在任何的 Unix 系統下 (Sun, IBM, SGI, HP, etc) 都可編繹出適用的可執行檔。


由於大部分有價值的量化計算都很耗時,因此程式執行的效率就非常重要。 執行的效率與硬體架構,編譯器種類,編譯器選項,數值方法程式庫等有密切關聯。最近的測試顯示,在 Linux 中64位元版本除了能使用的記憶體可以超過 4 GB 的的限制外,在效率上也有很大的改善。Gaussian Inc. 建議的 Linux fortran compiler 是 Portland Group 公司的 pgf77,依其所建議的編譯器選項所得的執行檔都已經過嚴謹的測試,因此穩定性與準確性應該都是很可靠的。 然而,針對 Intel CPU, pgf77 的效能落在 intel fortran compiler 之後,在效能上約有 20% 以上的差異,這方面要特別感謝中興大學吳承倉先生的協助。當有更新的 source code 或研究出更有效率的編譯程式的方法時,我們會持續將版本更新。取得相關的 G09 執行檔請洽胡維平教授。

III. 安裝方法

先將適當的版本 (此例中為含執行檔的 g09.intel.i7.tgz) 擺到欲安裝的目錄 (以 /w/hu 為例),然後將其解壓縮:

cd /w/hu
tar -zxvf g09.intel.i7.tgz
ln -s g09.intel.i7 g09

設定目錄環境變數 (以 csh 為例)

setenv g09root /w/hu
setenv PATH "${PATH}:$g09root/g09"
setenv PATH "${PATH}:$g09root/g09/bsd"
setenv GAUSS_EXEDIR $g09root/g09
setenv GAUSS_SCRDIR /s/hu
setenv LD_LIBRARY_PATH $g09root/g09:$g09root/g09/bsd

上述命令可放在 .login 中自動執行較為方便。GAUSS_SCRDIR 是指存放 scratch file 的目錄,通常需要很大的空間 (> 4 GB)。
設定完成後應該就可以開始執行 Gaussian 09 程式了。 為了確保計算的可靠性,gaussian 公司建議至少測試
Tests 1, 28, 94, 155, 194, 296, and 302 並與 gaussian 所提供的 output files 做比較。

IV. 執行 Gaussian 09 程式

Gaussian 09 主要是一個量子化學計算程式,使用者選定一種量子化學方法並輸入分子的結構,電荷數, 及自旋量,
程式會將波函數或電子密度計算出來,並得到分子的能量及其他各種性質。 使用者需先準備一個 input file 如:

#MP2/6-31+G** OPT

H2O Geometry Optimization at MP2/6-31+G** level

0 1
H
O  1  R
H  2  R  1  A

R = 0.97
A = 104.0

若此檔名為 h2o.com,鍵入下列指令

g09 h2o.com &

程式會產生 h2o.log 的 output file,主要結果如下

Final structure in terms of initial Z-matrix:
H
O,1,R
H,2,R,1,A
Variables:
R=0.9631946
A=105.42780205
1\1\GINC-HERCULES\FOpt\RMP2-FC\6-31+G(d,p)\H2O1\HU\11-Dec-2009\0\\#MP2
/6-31+G** OPT\\H2O Geometry Optimization at MP2/6-31+G** level\\0,1\H,
-0.0048076457,0.,0.0012600841\O,0.0071933747,0.,0.9643799197\H,0.93880
11255,0.,1.2090242349\\Version=EM64T-G09RevA.02\State=1-A1\HF=-76.0303
47\MP2=-76.2331084\RMSD=2.974e-09\RMSF=1.433e-05\Dipole=0.6937736,0.,-
0.5420354\PG=C02V [C2(O1),SGV(H2)]\\@

 IT IS A CAPITAL MISTAKE TO THEORIZE BEFORE ONE HAS
 DATA.  INSENSIBLY ONE BEGINS TO TWIST FACTS TO SUIT
 THEORIES RATHER THAN THEORIES TO SUIT FACTS.

                                         -- SHERLOCK HOLMES
 Job cpu time:  0 days  0 hours  0 minutes  8.5 seconds.
 File lengths (MBytes):  RWF=     18 Int=      0 D2E=      0 Chk=     10 Scr=      1
 Normal termination of Gaussian 03 at Thu Jul 20 10:40:49 2006.


關於 input file 的寫法請參閱 G09使用手冊

V. 網頁連結


VI. FAQ
  1. Gaussian 軟體到底是什麼?它可以幫我計算什麼?
  2. 我想要在 PC 安裝 Gaussian,硬體與作業系統該如何選擇?
  3. Default.Route 檔有什麼用? 我需要設定它嗎?
  4. Gaussian 所算出的能量到底是什麼能量?
  5. 我該怎麼選擇理論方法與基底函數?
  6. 若我想要用的基底函數並不包含我想要算的分子中的某些原子該怎麼辦?
  7. 在 input file 中是否要設定 %mem,計算所花的時間有差別嗎?
  8. Gaussian 計算可以平行化嗎? 平行效能如何?
  9. Input file 中分子結構的對稱性對計算效能有影響嗎?
  10. 如何用 Gaussian 計算及繪製電子密度?


(C) 2012 版權所有  國立中正大學化學暨生物化學系  胡維平 教授