中南大学Gaussian计算实战：乙烯结构优化与设置详解

Gaussian计算实例是一篇关于如何在中南大学高性能计算平台上利用Gaussian 03软件进行第一性原理计算的实际教程。Gaussian是一款广泛应用于量子化学领域的计算程序，它支持从分子结构优化到反应路径预测等多种计算任务。在这篇文章中，作者何永辉以计算优化乙烯结构为例，详细介绍了使用Gaussian的过程。 首先，用户需在GaussView 3.07环境中操作，这是一个图形用户界面工具，可以方便地创建和编辑分子模型。通过File > New > CreateMolGroup，打开新窗口，选择CarbonTrigvalent(S-S-D)来添加碳元素，并通过点击碳碳双键按钮构建乙烯分子。用户需注意设置分子的连接方式和几何构型。 在计算设置方面，选择"optimization"作为工作类别，意味着要进行分子结构的优化，以找到能量最低的状态。Gaussian使用DFT方法（密度泛函理论），其中选择了非限制性（Unrestricted）选项，因为乙烯分子中有α和β电子。B3LYP是一种常用的交换-相关函数，提供了较好的平衡准确性和计算效率。 选择6-31G作为基础函数集，这是一种常见的原子轨道基组，包括非关联部分和极化及弥散函数。对于中性分子，分子电荷被设为0，自旋多重度设为singlet，意味着分子内无未成对电子。 在设置完成后，用户会保存输入文件并启动Gaussian计算。这个过程可能需要高性能计算平台的资源，因为第一性原理计算通常涉及大量的矩阵运算和复杂的数值求解，对计算能力有较高要求。在中南大学高性能计算平台上，用户可以享受到高效并行处理的优势，加速计算过程。 通过这篇文章，读者不仅可以学习到如何在Gaussian中操作，还可以了解如何在实际科研项目中合理配置计算参数，充分利用高性能计算资源。这对于化学、材料科学以及相关领域的研究人员来说，是一份实用的参考材料。