説明

以下の方法キーワードは、非常に高精度なエネルギーを計算するための Petersson らによる Complete Basis Set（CBS）法を指定します [ Nyden81 M. R. Nyden and G. A. Petersson, “Complete basis set correlation energies. I. The asymptotic convergence of pair natural orbital expansions,” J. Chem. Phys., 75 (1981) 1843-62. DOI: 1.442208 , Petersson88 G. A. Petersson, A. Bennett, T. G. Tensfeldt, M. A. Al-Laham, W. A. Shirley, and J. Mantzaris, “A complete basis set model chemistry. I. The total energies of closed-shell atoms and hydrides of the first-row atoms,” J. Chem. Phys., 89 (1988) 2193-218. DOI: 1.455064 , Petersson91 G. A. Petersson and M. A. Al-Laham, “A complete basis set model chemistry. II. Open-shell systems and the total energies of the first-row atoms,” J. Chem. Phys., 94 (1991) 6081-90. DOI: 1.460447 , Petersson91a G. A. Petersson, T. G. Tensfeldt, and J. A. Montgomery Jr., “A complete basis set model chemistry. III. The complete basis set-quadratic configuration interaction family of methods,” J. Chem. Phys., 94 (1991) 6091-101. DOI: 1.460448 , Montgomery94 J. A. Montgomery Jr., J. W. Ochterski, and G. A. Petersson, “A complete basis set model chemistry. IV. An improved atomic pair natural orbital method,” J. Chem. Phys., 101 (1994) 5900-09. DOI: 1.467306 , Ochterski96 J. W. Ochterski, G. A. Petersson, and J. A. Montgomery Jr., “A complete basis set model chemistry. V. Extensions to six or more heavy atoms,” J. Chem. Phys., 104 (1996) 2598-619. DOI: 1.470985 , Montgomery99 J. A. Montgomery Jr., M. J. Frisch, J. W. Ochterski, and G. A. Petersson, “A complete basis set model chemistry. VI. Use of density functional geometries and frequencies,” J. Chem. Phys., 110 (1999) 2822-27. DOI: 1.477924 , Montgomery00 J. A. Montgomery Jr., M. J. Frisch, J. W. Ochterski, and G. A. Petersson, “A complete basis set model chemistry. VII. Use of the minimum population localization method,” J. Chem. Phys., 112 (2000) 6532-42. DOI: 1.481224 ]:

  • CBS-4M
  • CBS-QB3
  • CBS-APNO

これらのキーワードは、修正版のCBS-4 [ Ochterski96 J. W. Ochterski, G. A. Petersson, and J. A. Montgomery Jr., “A complete basis set model chemistry. V. Extensions to six or more heavy atoms,” J. Chem. Phys., 104 (1996) 2598-619. DOI: 1.470985 , Montgomery00 J. A. Montgomery Jr., M. J. Frisch, J. W. Ochterski, and G. A. Petersson, “A complete basis set model chemistry. VII. Use of the minimum population localization method,” J. Chem. Phys., 112 (2000) 6532-42. DOI: 1.481224 ]、CBS-Q//B3 [ Montgomery99 J. A. Montgomery Jr., M. J. Frisch, J. W. Ochterski, and G. A. Petersson, “A complete basis set model chemistry. VI. Use of density functional geometries and frequencies,” J. Chem. Phys., 110 (1999) 2822-27. DOI: 1.477924 , Montgomery00 J. A. Montgomery Jr., M. J. Frisch, J. W. Ochterski, and G. A. Petersson, “A complete basis set model chemistry. VII. Use of the minimum population localization method,” J. Chem. Phys., 112 (2000) 6532-42. DOI: 1.481224 ]、CBS-APNO 法 [ Ochterski96 J. W. Ochterski, G. A. Petersson, and J. A. Montgomery Jr., “A complete basis set model chemistry. V. Extensions to six or more heavy atoms,” J. Chem. Phys., 104 (1996) 2598-619. DOI: 1.470985 ] をそれぞれ表します。これらのキーワードには基底関数系を指定しません。CBS-QB3 には RO 接頭辞を付けて、ROCBS-QB3 法を要求できます [ Wood06 G. P. F. Wood, L. Radom, G. A. Petersson, E. C. Barnes, M. J. Frisch, and J. A. Montgomery Jr. , “A restricted-open-shell complete-basis-set model chemistry,” J. Chem. Phys., 125 (2006) 094106: 1-16. DOI: 1.2335438 ].

これらの方法は、指定した系に対して複数の事前定義された計算を行う複合的なエネルギー計算です。いずれかのキーワードを指定すると、個々のステップは自動的に実行され、最終的に計算されたエネルギー値が出力されます。

Opt=Maxcyc=n、QCISD=Maxcyc=n、CCSD=Maxcyc=n をこれらのキーワードと併用すると、それぞれ構造最適化、QCISD、CCSD の最大サイクル数を指定できます。

オプション

SP

指定した複合モデル化学に対して、一点エネルギー評価のみを実行します。ゼロ点エネルギーおよび熱エネルギーは含まれません。

NoOpt

指定したモデル化学の振動数計算と一点エネルギー計算を、入力構造で実行します。Freq=TProjected が暗黙に指定されます。このオプションは、振動数ステップと一点計算ステップで異なる構造を使用する G1 などの方法では意味を持たず、受け付けられません。 StartFreq は NoOpt の同義語です。

ReadIsotopes

このオプションでは、デフォルトの温度、圧力、振動数スケール係数、同位体の代替値を指定できます。デフォルトはそれぞれ 298.15 K、1 atmosphere、スケーリングなし、最も存在量の多い同位体です。チェックポイントファイル内のデータを、異なるパラメーターで再解析したい場合に有用です。

ただし、これらはすべてルートセクション（Temperature、Pressure、Scale キーワード）および分子指定（Iso パラメーター）でも指定できます。

#T Method/6-31G(d) JobType Temperature=300.0 …

…

0 1
C(Iso=13)
…

ReadIsotopes 入力の形式は次のとおりです。

temp pressure [scale] 値は実数でなければなりません。
isotope mass for atom 1  
isotope mass for atom 2  
…   
isotope mass for atom n  

ここで、temp、pressure、scale は、熱化学解析に用いる温度、圧力、および振動数データ用の任意指定のスケール係数です（デフォルトはスケーリングなし）。残りの行には、分子内の各原子の同位体質量を、分子指定セクションに現れた順序で記述します。原子質量を整数で指定した場合、プログラムは対応する実際の精密同位体質量を自動的に使用します（たとえば 18 は 18O を指定し、Gaussian は値 17.99916 を使用します）。

Restart

以前の CBS 計算のチェックポイントファイルから再開します。新しいジョブは、前回の未完了計算で最後に正常終了した計算の次から開始します。

適用範囲

エネルギーのみ利用できます。

CBS-4M と CBS-QB3 は第一周期および第二周期原子で利用できます。CBS-APNO は第一周期原子のみで利用できます。

RO は CBS-4M および CBS-QB3 と組み合わせられます。

元の CBS-4 モデル化学は、新しい局在化手順と改良された経験的パラメーターの両方で更新されています [ Montgomery00 J. A. Montgomery Jr., M. J. Frisch, J. W. Ochterski, and G. A. Petersson, “A complete basis set model chemistry. VII. Use of the minimum population localization method,” J. Chem. Phys., 112 (2000) 6532-42. DOI: 1.481224 ]。新しい版である CBS-4M（M は Minimal Population 局在化の使用を表します）が、新規研究には推奨されます。

実例

CBS 法計算の各ステップの出力は、出力ファイルに含まれます。ファイルの最後のセクションには、計算全体の結果の要約が表示されます。

CBS 要約出力。 次は CH2（三重項状態）に対する CBS-QB3 計算の出力です。

 Complete Basis Set (CBS) Extrapolation:
 M. R. Nyden and G. A. Petersson, JCP 75, 1843 (1981)
 G. A. Petersson and M. A. Al-Laham, JCP 94, 6081 (1991)
 G. A. Petersson, T. Tensfeldt, and J. A. Montgomery, JCP 94, 6091 (1991)
 J. A. Montgomery, J. W. Ochterski, and G. A. Petersson, JCP 101, 5900 (1994)

 Temperature=          298.150000 Pressure=                   1.000000
 E(ZPE)=                 0.016991 E(Thermal)=                 0.019855
 E(SCF)=               -38.936447 DE(MP2)=                   -0.114761
 DE(CBS)=               -0.011936 DE(MP34)=                  -0.018720
 DE(CCSD)=              -0.002759 DE(Int)=                    0.004204
 DE(Empirical)=         -0.006404
 CBS-QB3 (0 K)=        -39.069832 CBS-QB3 Energy=           -39.066969
 CBS-QB3 Enthalpy=     -39.066025 CBS-QB3 Free Energy=      -39.088192

最初に温度と圧力が示され、その後に CBS-QB3 エネルギーの構成項が続きます。最後から 2 行目には、CBS-QB3 エネルギー値が左から 0 K、指定温度（デフォルトは 298.15 K）で示されます。最終行には、指定温度での熱補正を含む CBS-QB3 エンタルピーと、CBS-QB3 法で計算された Gibbs 自由エネルギー（すなわち、振動数ジョブの 自由エネルギー補正を含む CBS-QB3 エネルギー）が示されます。すべてのエネルギー単位は Hartree です。

異なる温度での再計算。 次の 2 ステップジョブは、異なる温度で 2 回目の CBS 計算を非常に短時間で行う方法を示しています。このジョブでは、CBS-QB3 エネルギーを 298.15 K で計算し、その後 300 K で再計算します。

エネルギーラベルの意味は次のとおりです（CBS-QB3 を例にしています）。

CBS-QB3 (0 K) ゼロ点補正電子エネルギー: E0 = Eelec + ZPE
CBS-QB3 Energy 熱補正エネルギー: E = E0 + Etrans + Erot + Evib
CBS-QB3 Enthalpy CBS-QB3 予測エネルギーを用いて計算されるエンタルピー: H = E + RT
CBS-QB3 Free Energy CBS-QB3 予測エネルギーを用いて計算される Gibbs 自由エネルギー: G = H - TS 
%Chk=cbs
# CBS-QB3 Test
 
CBS-QB3 on formaldehyde
 
0 1
molecule specification
 
--Link1--
%Chk=cbs
%NoSave
# CBS-QB3(Restart,ReadIso) Geom=AllCheck Test
 
300.0 1.0
isotope specifications