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beefly

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[交流] 【beefly个人文集】用Gaussian计算超重元素已有7人参与

用Gaussian计算超重元素，可能涉及到以下几个问题

1）如何指定没有正式命名的元素

以第八周期120号元素Ubn（与镭同一主族）为例。Gaussian不支持用系统命名法命名的元素符号。遇到这种情况，可以输入原子的核电荷数。

2）初始猜测

Gaussian大多数的初始猜测方法都会失效。可以用guess=core，这种方法用单电子哈密顿作初始猜测，不依赖于元素，但是对有些体系可能不好。

3）相对论效应

对于超重元素必须考虑相对论效应。一类方法是相对论ECP，另一类方法是全电子相对论。在Gaussian提供的全电子标量相对论方法中，常用的有二阶Douglas-Kroll-Hess（Int=DKH2）和相对论排除小分量（Int=RESC），以及Gaussian 09加入的四阶Douglas-Kroll-Hess（Int=DKHSO）。参见使用手册的Integral关键词。与相对论计算密切相关的还有原子核的电荷模型。Gaussian对所有的全电子相对论方法默认用Gaussian型电荷分布，但是有时为了和文献作比较，或者基组是用点核模型收缩的，就要用到点核模型。开关是IOP(3/93=1 or 2)。但是，DKHSO只能用Gaussian型电荷分布。

4）基组

对于103号之前的元素，Gaussian提供了非收缩的UGBS基组。103号以后的元素，需要从文献查找基组，或者根据一些公式自己造基组。

如果对未正式命名的元素使用自定义基组，那么在基组输入部分的第一个位置无法用元素符号。可以用原子在坐标中的序号代替，不能用核电荷数。

使用自定义ECP的方法类似。

这些基组有时无法通过Gaussian的积分精度测试，需要加上选项int=noxctest避免检查。

5）限制：

只能用于HF，Post-HF。不能用于半经验方法，因为没有参数化。第八周期以上元素不能做DFT，因为格点生成程序不支持主量子数N>7。需要修改源代码。

例子：120号元素的类氢离子（去掉119个电子）。因为只有1s轨道占据，使用s型基函数就够了。这里用了32个s型Gaussian原函数，指数的计算公式为

a_i = exp(-3.84 + (i-1) * 0.72), i=1,2,...,32

参见文献J. Chem. Phys., 117, 9215, 2002.

标量相对论方法采用DKH2。为了与上面文献的结果进行比较，使用点核模型。输入文件如下：

# hf/gen guess=core int(dkh2,noxctest) iop(3/93=1)

[120] ^ +119

119 2
120

1 0
s 1 1.0
      0.02149360134509  1.0
s 1 1.0
      0.04415716841969  1.0
s 1 1.0
      0.09071795328941  1.0
s 1 1.0
      0.18637397603941  1.0
...
s 1 1.0
      25140735.0760292  1.0
s 1 1.0
      51649961.0801941  1.0
s 1 1.0
      106111395.371615  1.0
****

这个计算得到的总能量是-9569.1016 a.u.，与上面文献报道的DKH2能量一致。

[ Last edited by beefly on 2011-1-9 at 00:59 ]

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