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【Gaussian】对称性

Gaussian默认启动对称性,有对称性的体系,让Gaussian正确判断出实际的点群,有以下好处:

  • 通常可以显示出轨道以及体系电子态的不可约表示【对绘制光谱等有作用】
  • 可以大大降低计算耗时,尤其是对称性很高的体系
  • SCF收敛往往更容易

关键词

nosymm的使用

  • 输入文件里的坐标称为输入朝向(Input orientation)。Gaussian为了判断和利用对称性,会先把输入文件里的坐标调整到标准朝向(Standard orientation)下,然后再进行点群的判断及后续的各种计算。这个调整过程会把体系进行平移,使原子核电荷中心处于笛卡尔坐标原点,并且根据一定规则对体系进行旋转。
  • 使用nosymm关键词,让Gaussian在计算中完全不利用对称性,以避免Gaussian将体系摆到标准朝向的:
    • 加外场矢量时、绘制密度差图过程、CDA分析等
    • 做几何优化的时候,Gaussian会把每一步的坐标都调整到标准朝向,这往往导致坐标不连续,在观看优化轨迹过程中体系朝向会发生剧烈跳变,从而难以考察优化过程。

其他关键词

  • symm=loose:如果在gview里做过对称化后还不奏效才应当用此处理。因为输入文件里的笛卡尔坐标数值精度有限,用稍微宽松一点的判断标准来识别点群。也可以用veryloose
  • symm(PG=C3v):设置对称点群,使判断出来的对称性为C3v的一个子群。即由PG来限制最高对称性。

问题

对称性在优化时改变

原因可能是因为:

  • 因为当前计算级别下低对称性的能量更低
  • 由于一些数值问题破坏了对称性(比如用弥散函数时容易出现此问题。DFT格点积分精度不够高时可能也会出现此问题)。

解决方案:

  1. 使用内坐标书写坐标
  2. 在优化的时候使用opt=z-matrix
  3. 让初始结构在gview里对称化,然后用Gaussian优化,确保任务最开始时判断对了实际点群(如果没判断对,用symm=loose)。

如果优化过程中点群还是发生了不希望的降低:

  • 如果有弥散函数,先把弥散函数去掉
  • 对于DFT加上int=ultrafine,如果对称性还是出现下降,换成其它泛函
  • 尝试MP2,如果对称性也都下降了,那么很有可能高对称性结构不是最稳定的,最后收敛到的低对称性的结构才是真正极小点,因此若非要保持高对称性则无物理意义。
有用可戳(●ˇ∀ˇ●)