gaussian

詞語(yǔ)解釋

Gaussian是一種非常常見(jiàn)的概率分布，也被稱為高斯分布或正態(tài)分布。它是一種雙峰分布，其中一個(gè)峰位于均值處，另一個(gè)峰位于均值的對(duì)稱點(diǎn)處。在通信中，Gaussian是一種信號(hào)模型，用于描述信號(hào)的概率分布。它可以用來(lái)描述信號(hào)的功率譜密度，即信號(hào)的功率分布。 Gaussian在通信中有著廣泛的應(yīng)用，它可以用來(lái)模擬各種信號(hào)，包括電磁波、聲音波、電信號(hào)等。它還可以用來(lái)模擬信號(hào)的噪聲，因?yàn)樗梢悦枋鲂盘?hào)的功率譜密度，可以準(zhǔn)確地模擬信號(hào)的噪聲。此外，Gaussian還可以用來(lái)模擬信號(hào)的傳播，因?yàn)樗梢阅M信號(hào)在空間上的傳播，并可以準(zhǔn)確地模擬信號(hào)在空間上的衰減。 Gaussian還可以用來(lái)模擬信號(hào)的接收，因?yàn)樗梢阅M信號(hào)在接收端的功率分布，從而可以模擬信號(hào)在接收端的接收狀況。總之，Gaussian在通信中有著廣泛的應(yīng)用，它可以用來(lái)模擬信號(hào)的傳播、接收、噪聲等，從而可以準(zhǔn)確地模擬信號(hào)的傳輸狀況。

　　Gaussian是一個(gè)功能強(qiáng)大的量子化學(xué)綜合軟件包。其可執(zhí)行程序可在不同型號(hào)的大型計(jì)算機(jī)，超級(jí)計(jì)算機(jī)，工作站和個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，并相應(yīng)有不同的版本。
　　高斯功能：
　　分子能量和結(jié)構(gòu)
　　過(guò)渡態(tài)能量和結(jié)構(gòu)
　　鍵和反應(yīng)能量
　　分子軌道
　　多重矩
　　原子電荷和電勢(shì)
　　振動(dòng)頻率
　　紅外和拉曼光譜
　　核磁性質(zhì)
　　極化率和超極化率
　　熱力學(xué)性質(zhì)
　　反應(yīng)路徑
　　計(jì)算可以對(duì)體系的基態(tài)或激發(fā)態(tài)執(zhí)行。可以預(yù)測(cè)周期體系的能量，結(jié)構(gòu)和分子軌道。因
　　此，Gaussian可以作為功能強(qiáng)大的工具，用于研究許多化學(xué)領(lǐng)域的課題，例如取代基的影響，化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，勢(shì)能曲面和激發(fā)能等等。
　　關(guān)于Gaussian 03 的介紹
　　是Gaussian系列電子結(jié)構(gòu)程序的最新版本。它在化學(xué)、化工、生物化學(xué)、物理化學(xué)等化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域方面的功能都進(jìn)行了增強(qiáng)。
　　1.研究大分子的反應(yīng)和光譜
　　Gaussian 03對(duì)ONIOM做了重大修改，能夠處理更大的分子（例如，酶），可以研究有機(jī)體系的反應(yīng)機(jī)制，表面和表面反應(yīng)的團(tuán)簇模型，有機(jī)物光化學(xué)過(guò)程，有機(jī)和有機(jī)金屬化合物的取代影響和反應(yīng)，以及均相催化作用等。
　　ONIOM的其它新功能還有：定制分子力學(xué)力場(chǎng)；高效的ONIOM頻率計(jì)算；ONIOM對(duì)電、磁性質(zhì)的計(jì)算。
　　2.通過(guò)自旋-自旋耦合常數(shù)確定構(gòu)像
　　當(dāng)沒(méi)有X-射線結(jié)構(gòu)可以利用時(shí)，研究新化合物的構(gòu)像是相當(dāng)困難的。NMR光譜的磁屏蔽數(shù)據(jù)提供了分子中各原子之間的連接信息。自旋-自旋耦合常數(shù)可用來(lái)幫助識(shí)別分子的特定構(gòu)像，因?yàn)樗鼈円蕾囉诜肿咏Y(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)角。
　　除了以前版本提供的NMR屏蔽和化學(xué)位移以外，Gaussian 03還能預(yù)測(cè)自旋-自旋耦合常數(shù)。通過(guò)對(duì)不同構(gòu)像計(jì)算這些常數(shù)，并對(duì)預(yù)測(cè)的和觀測(cè)的光譜做比較，可以識(shí)別觀測(cè)到的特定構(gòu)像。另外，歸屬觀測(cè)的峰值到特定的原子也比較容易。
　　3.研究周期性體系
　　Gaussian 03擴(kuò)展了化學(xué)體系的研究范圍，它可以用周期性邊界條件的方法(PBC)模擬周期性體系，例如聚合物和晶體。PBC技術(shù)把體系作為重復(fù)的單元進(jìn)行模擬，以確定化合物的結(jié)構(gòu)和整體性質(zhì)。例如，Gaussian 03可以預(yù)測(cè)聚合物的平衡結(jié)構(gòu)和過(guò)渡結(jié)構(gòu)。通過(guò)計(jì)算異構(gòu)能量，反應(yīng)能量等，它還可以研究聚合物的反應(yīng)，包括分解，降解，燃燒等。Gaussian 03還可以模擬化合物的能帶隙。
　　PBC的其它功能還有：(1) 二維PBC方法可以模擬表面化學(xué)，例如在表面和晶體上的反應(yīng)。用同樣的基組，Hartree-Fock或DFT理論方法還可以用表面模型或團(tuán)簇模型研究相同的問(wèn)題。Gaussian 03使得對(duì)研究的問(wèn)題可以選擇合適的近似方法，而不是使問(wèn)題滿足于模塊的能力極限。(2) 三維PBC：預(yù)測(cè)晶體以及其它三維周期體系的結(jié)構(gòu)和整體性質(zhì)。
　　4.預(yù)測(cè)光譜
　　Gaussian 03可以計(jì)算各種光譜和光譜特性。包括：IR和Raman；預(yù)共振Raman；紫外-可見(jiàn)；NMR；振動(dòng)圓形二色性(VCD)；電子圓形二色性(ECD)；旋光色散(ORD)；諧性振-轉(zhuǎn)耦合；非諧性振動(dòng)及振-轉(zhuǎn)耦合；g張量以及其它的超精細(xì)光譜張量。
　　5.模擬在反應(yīng)和分子特性中溶劑的影響
　　在氣相和在溶液之間，分子特性和化學(xué)反應(yīng)經(jīng)常變化很大。例如，低位構(gòu)像在氣相和在（不同溶劑的）溶液中，具有完全不同的能量，構(gòu)像的平衡結(jié)構(gòu)也不同，化學(xué)反應(yīng)具有不同的路徑。Gaussian 03提供極化連續(xù)介質(zhì)模型(PCM)，用于模擬溶液體系。這個(gè)方法把溶劑描述為極化的連續(xù)介質(zhì)，并把溶質(zhì)放入溶劑間的空穴中。
　　Gaussian 03的PCM功能包含了許多重大的改進(jìn)，擴(kuò)展了研究問(wèn)題的范圍：可以計(jì)算溶劑中的激發(fā)能，以及激發(fā)態(tài)的有關(guān)特性；NMR以及其它的磁性能；用能量的解析二級(jí)導(dǎo)數(shù)計(jì)算振動(dòng)頻率，IR和Raman光譜，以及其它特性；極化率和超極劃率；執(zhí)行性能上的改善。
　　G03W的界面和G98W相比，沒(méi)有什么變化，G98W的用戶不需要重新熟悉界面。
　　Gaussian 03新增加了以下內(nèi)容：
　　新的量子化學(xué)方法
　　(1) ONIOM模塊做了增強(qiáng)
　　對(duì)ONIOM(MO:MM)計(jì)算支持電子嵌入，可以在QM區(qū)域的計(jì)算中考慮MM區(qū)域的電特性。
　　通過(guò)算法的改善，ONIOM(MO:MM)對(duì)大分子（如蛋白質(zhì)）的優(yōu)化更快，結(jié)果更可靠。
　　ONIOM(MO:MM)能夠計(jì)算解析頻率，ONIOM(MO:MO)的頻率計(jì)算更快。
　　提供對(duì)一般分子力場(chǎng)(MM)的支持，包括讀入和修改參數(shù)。包含了獨(dú)立的MM優(yōu)化程序。
　　支持任何ONIOM模擬的外部程序。
　　(2) 修改和增強(qiáng)了溶劑模塊
　　改善和增強(qiáng)了連續(xù)介質(zhì)模型(PCM)：
　　默認(rèn)是IEFPCM模型，解析頻率計(jì)算可以用于SCRF方法。此外改善了空穴生成技術(shù)。
　　模擬溶液中的很多特性。
　　可以對(duì)Klamt的COSMO-RS程序產(chǎn)生輸入，通過(guò)統(tǒng)計(jì)力學(xué)方法，用于計(jì)算溶解能，配分系數(shù)，蒸汽壓，以及其它整體性質(zhì)。
　　(3) 周期性邊界條件(PBC)
　　增加了PBC模塊，用于研究周期體系，例如聚合物，表面，和晶體。PBC模塊可以對(duì)一維、二維或三維重復(fù)性分子或波函求解具有邊界條件的Schrodinger方程。周期體系可以用HF和DFT研究能量和梯度；
　　(4) 分子動(dòng)力學(xué)方法
　　動(dòng)力學(xué)計(jì)算可以定性地了解反應(yīng)機(jī)制和定量地了解反應(yīng)產(chǎn)物分布。計(jì)算包含兩個(gè)主要近似：
　　Born-Oppenheimer分子動(dòng)力學(xué)(BOMD), 對(duì)勢(shì)能曲面的局域二次近似計(jì)算經(jīng)典軌跡。計(jì)算用Hessian算法預(yù)測(cè)和校正走步，較以前的計(jì)算在步長(zhǎng)上能夠改善10倍以上。還可以使用解析二級(jí)導(dǎo)數(shù)，BOMD能夠用于所有具有解析梯度的理論方法。
　　提供原子中心密度矩陣傳播(ADMP)分子動(dòng)力學(xué)方法，用于Hartree-Fock和DFT。吸取了Car和Parrinello的經(jīng)驗(yàn)，ADMP傳遞電子自由度，而不是求解每個(gè)核結(jié)構(gòu)的SCF方程。與Car-Parrinello不同之處在于，ADMP傳遞密度矩陣而不是MO。如果使用了原子中心基組，執(zhí)行效率會(huì)更高。這一方法解決了Car-Parrinello存在的一些限制，例如，不再需要用D代替H以獲得能量守恒，純DFT和混合DFT均可使用。ADMP也可以在溶劑存在的情況下執(zhí)行，ADMP可以用于ONIOM(MO:MM)計(jì)算。
　　(5) 激發(fā)態(tài)
　　激發(fā)態(tài)計(jì)算方面做了增強(qiáng)：
　　由于改善了在完全組態(tài)相互作用計(jì)算中求解CI矢量的算法，提高了CASSCF執(zhí)行效率。對(duì)能量和梯度計(jì)算可以使用約14個(gè)軌道（頻率計(jì)算仍是8個(gè)）。
　　限制活性空間(RAS)的SCF方法。RASSCF把分子軌道分成五個(gè)部分：最低的占據(jù)軌道（計(jì)算中作為非活性軌道考慮），計(jì)算中作為雙占據(jù)的RAS1空間，包含對(duì)所研究問(wèn)題非常重要分子軌道的RAS2空間，弱占據(jù)的RAS3空間，以及未占據(jù)軌道（計(jì)算中做凍結(jié)處理）。因此，CASSCF在RAS計(jì)算中分成三個(gè)部分，考慮的組態(tài)通過(guò)定義RAS1空間允許的最少電子數(shù)和RAS3空間允許的最多電子數(shù)，以及三個(gè)RAS空間電子總數(shù)來(lái)產(chǎn)生。
　　NBO軌道可用于定義CAS和RAS活性空間。對(duì)于對(duì)應(yīng)成鍵/孤對(duì)電子的反鍵軌道可以提供相當(dāng)好的初始猜測(cè)。
　　對(duì)稱性匹配簇/組態(tài)相互作用(SAC-CI)方法，用于有機(jī)體系激發(fā)態(tài)的高精度計(jì)算，研究?jī)蓚€(gè)或更多電子激發(fā)的過(guò)程（例如電離譜的擾動(dòng)），以及其它的問(wèn)題。
　　CIS，TD-HF和TD-DFT的激發(fā)態(tài)計(jì)算中可以考慮溶劑影響。
　　新的分子特性
　　(1) 自旋-自旋耦合常數(shù)，用于輔助識(shí)別磁譜的構(gòu)像。
　　(2) g張量以及其它的超精細(xì)光譜張量，包括核電四次常數(shù)，轉(zhuǎn)動(dòng)常數(shù)，四次離心畸變項(xiàng)，電子自旋轉(zhuǎn)動(dòng)項(xiàng)，核自旋轉(zhuǎn)動(dòng)項(xiàng)，偶極超精細(xì)項(xiàng)，以及Fermi接觸項(xiàng)。所有的張量可以輸出到Pickett的擬合與光譜分析程序。
　　(3) 諧性振-轉(zhuǎn)耦合常數(shù)。分子的光譜特性依賴于分子振、轉(zhuǎn)模式的耦合。可用于分析轉(zhuǎn)動(dòng)譜。
　　(4) 非諧性振動(dòng)及振-轉(zhuǎn)耦合。通過(guò)使用微擾理論，更高級(jí)的項(xiàng)可以包含到頻率計(jì)算中，以產(chǎn)生更精確的結(jié)果。
　　(5) 預(yù)共振Raman光譜，可以產(chǎn)生基態(tài)結(jié)構(gòu)，原子間連接，以及振動(dòng)態(tài)的信息。
　　(6) 旋光性以及旋光色散，通過(guò)GIAO計(jì)算，用于識(shí)別手性體系的異構(gòu)體。
　　(7) 電子圓二色性(ECD)。這一特性是光學(xué)活性分子在可見(jiàn)-紫外區(qū)域的差異吸收，用于歸屬絕對(duì)構(gòu)型。預(yù)測(cè)的光譜還可用于解釋已存在的ECD數(shù)據(jù)和歸屬峰位，
　　(8) 含頻極化和超極化，用于研究材料的分子特性隨入射光波長(zhǎng)的變化。
　　(9) 用量度無(wú)關(guān)原子軌道(GIAO)方法計(jì)算磁化率，它類似于電極化率，用于研究分子的順磁/反磁特性。
　　(10) 預(yù)測(cè)氣相和在溶劑中的電、磁特性和光譜。
　　(11) ONIOM預(yù)測(cè)電、磁特性。
　　新增加的基本算法
　　(1) 更好的初始軌道猜測(cè)。Gaussian 03使用Harris泛函產(chǎn)生初始猜測(cè)。這個(gè)泛函是對(duì)DFT非迭代的近似，它產(chǎn)生的初始軌道比Gaussian 98要好，例如，對(duì)有機(jī)體系有所改善，對(duì)金屬體系有明顯改善。
　　(2) 新的SCF收斂算法，幾乎可以解決以前所有的收斂問(wèn)題。對(duì)于其它極少數(shù)的不收斂情況，Gaussian 03提供了Fermi展寬和阻尼方法。
　　(3) 純DFT計(jì)算的密度擬合近似。這一近似在計(jì)算庫(kù)侖相互作用時(shí)，把密度用一組原子中心函數(shù)展開(kāi)，而不是計(jì)算全部的雙電子積分。它用線性換算的算法，對(duì)中等體系的純DFT計(jì)算可以極大地提高計(jì)算效率，而又不損失多少精度。Gaussian 03可以對(duì)AO基自動(dòng)產(chǎn)生合適的擬合基，也可以選擇內(nèi)置的擬合基。
　　(4) 更快的自動(dòng)FMM方法，用于適中的體系（純DFT約100個(gè)原子，混合DFT約150個(gè)原子）。
　　(5) 對(duì)純DFT使用更快的庫(kù)侖能算法，節(jié)省庫(kù)侖問(wèn)題的CPU時(shí)間。
　　(6) O(N)更精確的交換能量項(xiàng)。在Hartree-Fock和DFT計(jì)算中，通過(guò)刪除密度矩陣的零值項(xiàng)來(lái)屏蔽精確的交換貢獻(xiàn)。這可以節(jié)省時(shí)間，而又不損失精度。
　　新增功能：
　　(1) 新的密度泛函：OPTX交換，PBE和B95相關(guān)，VSXC和HCTH純泛函，B1及其變體B98，B97-1，B97-2，PBE1PBE混合泛函。
　　(2) 高精度能量方法：G3及其變體，W1方法。另外還包含W1BD，它用BD代替耦合簇，比CBS-QB3和G3更精確，當(dāng)然計(jì)算也更加昂貴。
　　(3) 對(duì)重元素全電子基組計(jì)算的Douglas-Kroll-Hess標(biāo)量相對(duì)論修正，用于當(dāng)ECP基組不能滿足精度的情況。
　　(4) 逼近基組極限的UGBS基組。

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