Gaussian 拉曼光谱计算

Posted by XiLock on May 7, 2020

声明:本文内容整理自参考阅读资料,仅为方便日后翻阅

参考阅读:

  1. 使用Multiwfn绘制红外、拉曼、UV-Vis、ECD、VCD和ROA光谱图
  2. 浅谈为什么优化和振动分析不需要用大基组
  3. 谈谈量子化学中基组的选择
  4. 谈谈弥散函数和“月份”基组
  5. Gaussian中用TDDFT计算激发态和吸收、荧光、磷光光谱的方法
  6. 由能量导数获得的属性一览
  7. 谈谈谐振频率校正因子
  8. 常用频率校正因子1:各来源谐振校正因子汇总表格
  9. 常用频率校正因子2:Precomputed vibrational scaling factors(from CCCBDB)

  10. 对于计算分子振动频率、红外光谱、VCD谱,对大体系,这类任务基组用6-31G*其实就够了,最多用到def-TZVP也足矣,不能再提高了,再提高纯属白浪费时间。通常来说都这类任务都是基于谐振近似算的,一般都要用频率校正因子来修正谐振近似和理论方法的系统性误差,见《谈谈谐振频率校正因子》(http://sobereva.com/221)。经过频率校正因子修正后,用小基组、中等基组、大基组其实结果根本没什么差别。
  11. 但是!!!虽然Raman、ROA谱也是振动谱,但是计算它们需要有弥散函数才能得到较好结果。因为它们在计算时都要涉及极化率对振动坐标的导数,而极化率要算准是需要有弥散函数的。J. Chem. Theory Comput., 7, 3323 (2011)提出计算Raman、ROA的两步方法,在优化和振动分析时不用弥散函数(低至6-31G*高至def-TZVP就够),但是计算极化率导数的时候再考虑弥散函数(建议>= aug-cc-pVDZ),这样比整个过程都用弥散函数更便宜而且精度没什么损失。Gaussian支持这种两步方法。(由于ROA、Raman是振动谱,所以也应考虑频率校正因子)
  12. 对于拉曼光谱,写freq=raman关键词就可以了(由于长期以来以讹传讹,无数人居然误以为Gaussian的freq任务默认就计算raman,还每次都特意写上noraman以为这样会节省时间,这是弥天大误,Gaussian只对HF的freq任务才默认计算raman!!!)。若要绘制非谐振的Raman光谱,用freq(raman,anharm)的输出文件。 如果要绘制预共振拉曼,应当还同时写上CPHF=rdfreq关键词,并在输入文件末尾空一行写上所有要算的入射光频率,比如300nm 400nm 500nm。如果不写单位,则默认是原子单位。
  13. 在作IR、Raman、VCD这些振动光谱的谱图时,要先把频率乘上校正因子后再做图。手动一一去改Gaussian输出文件里的频率值显然太费事了。Multiwfn 的绘制光谱图的功能可以方便地设定校正因子。启动Multiwfn后,载入Gaussian的freq任务的输出文件,选11进入光谱绘制功能,选IR或Raman,之后选0就可以显示光谱图。如果选14 Multiply the vibrational frequencies by a factor,就可以令不同编号范围的频率乘以指定的校正因子,重新作图后就能看到效果了。

其他:

  1. 优化和振动分析必须在相同级别下进行
  2. 数据充分说明优化+振动分析结果对基组的敏感性远低于能量,所以在高耗时的优化+振动分析时用中小基组,而只在随后的单点能计算时才用大基组,这样做比起所有过程都用大基组耗时大为降低而精度降低不多
  3. 几何优化用6-31G这样偏小基组就没太大问题,用到6-311G或def-TZVP这样中等基组一般来说就足够准了(等优化完算单点的时候再把基组提升一、两个档是明智的做法)。


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