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lu589

铁虫 (正式写手)

[求助] 高斯计算caspt2 已有2人参与

哪位大佬能告诉下高斯计算CASPT2的步骤，以及活性空间是怎么确定的。能不能给个输入文件参考下，感谢
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量子化学基础问题

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1楼 2019-03-18 10:21:02
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paramecium86

版主 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
zhou2009: 金币+10 2019-03-20 12:15:25
用高斯做CASPT2，命令很容易就是 CASSCF和MP2 同时放在命令行里就行。但是实际上算起来很麻烦。因为高斯的CAS效率很低 而且很不容易收敛。并且对于活性空间选取非常敏感。要是与实际差的比较远 那基本就很难收敛了。
不知道楼主要用CASPT2 算什么 只是需要算出能量还好 如果是要用CASSCF做OPT运算，那高斯的效率是太低了。如果是用CASPT2 做OPT运算就更加费劲了。因为高斯连analytical gradient都不支持，要做numerical opt。太慢了。我没算过我觉得可能就几乎不可能算到收敛。

至于活性空间的选取 这个就是个大的话题了。基本上来讲就是根据你自己的化学知识去推测。一般算cas前都要算一次 HF运算。然后读取出轨道信息。然后就开始推测 哪些电子可能会容易被激发 然后把这些电子放入活性空间中。

一般来说算CASPT2能量步骤就是 1先确定分子结构 2 运行RHF得到轨道信息 3 得到合理的活性空间然后运行CAS，cas的时候都会用不同基组从小基组试到大基组依次计算，这样收敛概率会大 很难一步到位。原因还是高斯的CAS太难收敛了。


比如计算乙烯分子

%nproc=10
%mem=16GB
%chk=step1.chk
# opt b3lyp/6-311+g(2d,p) 这步计算基态结构

Title Card Required

0 1
C                 -0.93291403    1.35744240    0.00000000
H                 -0.39975029    0.42973748    0.00000000
H                 -2.00291403    1.35744240    0.00000000
C                 -0.25763972    2.53241970    0.00000000
H                 -0.79080347    3.46012462    0.00000000
H                  0.81236028    2.53241970    0.00000000
   
--link1--
%nproc=10
%mem=16GB
%oldchk=step1.chk     这个%oldchk意思就是读取的上一步的chk，这个g16我确定可以这么写 g09我忘记支持不支持这个写法了，反正无论怎么弄 读取上一步的chk就是了
%chk=step2.chk        这个%chk 是新生成的chk
#  HF/6-31g geom=check   这步生成MOs

Title Card Required

0 1
   
--link1--
%nproc=10
%mem=16GB
%oldchk=step2.chk
%chk=step3.chk
# cas(4,4,RFO,nroot=1)/6-31g guess=read geom=check  这步小基组算CASSCF  活性空间不一定合理 我就这么设置举个例子。

Title Card Required

0 1  


--link1--
%nproc=10
%mem=16GB
%oldchk=step3.chk
%chk=step4.chk
# cas(4,4,RFO,nroot=1)/6-311+g(2d,p) guess=read geom=check mp2   大基组算CASPT2  得到基态能量

Title Card Required

0 1  

--link1--
%nproc=10
%mem=16GB
%oldchk=step4.chk
%chk=step5.chk
# cas(4,4,RFO,nroot=2)/6-311+g(2d,p) guess=read geom=check mp2  大基组算CASPT2 得到第一激发态能量

Title Card Required

0 1  


以上就是大概的一个算的思路。我用的也不多。不敢说跟着这个步骤就一定能算成功。
如果某一步无法收敛，尝试再减小基组进行计算 收敛后再读取其作为大一点基组计算的初猜。比如可以从STO-3G --》3-21G--》4-31G--》6-31G--》6-311G 这样一步步算。
如果实在没法收敛 就考虑活性空间是不是合理。


不过CAS在高斯下是真不太好算的 有条件还是用MOLPRO，MOLCAS， GAMESS 这类比较擅长计算多参考的软件。
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2楼2019-03-19 11:18:10
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lu589

铁虫 (正式写手)
好，谢谢你
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3楼2019-03-19 21:26:03
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1234zou

金虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★
paramecium86: 金币+3, 应助指数+1, 感谢回复。 2023-08-15 09:48:10
注意，高斯中关键词CASSCF MP2并不是CASPT2，而是一种很少用的偏僻多参考方法OVB-MP2，即使用OVB-MP2算，也应引OVB-MP2文献，而非引CASPT2文献。目前（以2023年计）最常用的两种多参考方法是NEVPT2和CASPT2，高斯目前（到g16为止）对这两种都不支持。

无论是OVB-MP2, CASPT2还是NEVPT2，它们都是基于CASSCF参考态的，所以要先做CASSCF计算，难点就在CASSCF这步。很多传统教程给出的步骤繁多，并需频繁试错，人力消耗过大。借助免费、开源的MOKIT程序（https://gitlab.com/jxzou/mokit），可以像平时HF/DFT计算那样一个gjf文件从头到尾，中间无需人为参与，这里以一个两根O-H键拉长的水分子为例

例1. OVB-MP2计算
%mem=4GB
%nprocshared=2
#p OVBMP2/cc-pVDZ

mokit{}

0 1
O      -0.23497692    0.90193619   -0.068688
H       1.26502308    0.90193619   -0.068688
H      -0.73568721    2.31589843   -0.068688

（运行此例需要安装PySCF, Gaussian, GAMESS）


例2. NEVPT2计算
%mem=4GB
%nprocshared=2
#p NEVPT2/cc-pVDZ

mokit{}

0 1
O      -0.23497692    0.90193619   -0.068688
H       1.26502308    0.90193619   -0.068688
H      -0.73568721    2.31589843   -0.068688

（运行此例需要安装PySCF, Gaussian, GAMESS）


例3. 做CASPT2计算
%mem=4GB
%nprocshared=2
#p CASPT2/cc-pVDZ

mokit{}

0 1
O      -0.23497692    0.90193619   -0.068688
H       1.26502308    0.90193619   -0.068688
H      -0.73568721    2.31589843   -0.068688

（运行此例需要安装PySCF, Gaussian, GAMESS和OpenMolcas）


例4. 指定Molpro做CASPT2计算
%mem=4GB
%nprocshared=2
#p CASPT2/cc-pVDZ

mokit{CASPT2_prog=Molpro}

0 1
O      -0.23497692    0.90193619   -0.068688
H       1.26502308    0.90193619   -0.068688
H      -0.73568721    2.31589843   -0.068688

（运行此例需要安装PySCF, Gaussian, GAMESS和Molpro）


运行方式都是
automr h2o.gjf >h2o.out 2>&1


可以看到不管什么多参考方法，只需要类似的格式，还可以指定量化程序做计算。不需要看轨道、挑轨道、思考活性空间、做轨道局域化，小基组算了读取给大基组等操作，自动调用各个量化程序，并且利用传轨道的方式节约计算时间，算完就自动给出CASSCF(4,4)结果，还有各个方法的电子能量，以及CASSCF自然轨道的fch文件供GaussView和Multiwfn直接打开。
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4楼2023-08-12 15:13:07
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