CIS 方法キーワードは、一重励起 CI（CI-Singles）を用いた励起状態計算を要求します [ Foresman92 J. B. Foresman, M. Head-Gordon, J. A. Pople, and M. J. Frisch, “Toward a Systematic Molecular Orbital Theory for Excited States,” J. Phys. Chem., 96 (1992) 135-49. DOI: ]。この実装は閉殻系と開殻系の両方で機能します。
CIS ジョブでは Density キーワードを含めることができます。オプションなしで指定すると、population 解析はデフォルトの Hartree-Fock 密度ではなく、現在の CIS 密度を使用します。ただし、Density は CIS(D) と併用できません。
CIS 励起エネルギーには、後述の手順関連オプションを用いてエネルギー範囲を指定できます。
CIS(D) は、関連する CIS(D) 法（すなわち D オプション）を要求するために使用します [ Head-Gordon94a M. Head-Gordon, R. J. Rico, M. Oumi, and T. J. Lee, “A doubles correction to electronic excited states from configuration interaction in the space of single substitutions,” Chem. Phys. Lett., 219 (1994) 21-29. DOI: , Head-Gordon95 M. Head-Gordon, D. Maurice, and M. Oumi, “A perturbative correction to restricted open-shell configuration interaction with single substitutions for excited states of radicals,” Chem. Phys. Lett., 246 (1995) 114-21. DOI: ]。CIS ジョブの後に CIS(D) ジョブを続けることで、追加状態の励起エネルギーを計算することもできます（実例を参照）。
オプション
状態選択オプション
Singlets
一重項励起状態のみを解きます。このオプションは閉殻系の計算にのみ影響し、閉殻系ではこれがデフォルトです。
Triplets
三重項励起状態のみを解きます。このオプションは閉殻系の計算にのみ影響します。
50-50
三重項状態と一重項状態を半数ずつ解きます。このオプションは閉殻系の計算にのみ影響します。
Root=N
一般化密度を計算する「対象状態」を指定します。デフォルトは第一励起状態（N=1）です。
NStates=M
M 個の状態を解きます（デフォルトは 3）。50-50 を指定した場合、NStates は各種類の状態数を表します（すなわち、デフォルトは一重項 3 個および三重項 3 個です）。
整数の代わりに、このオプションのパラメーターとして Read を指定できます。この場合、計算する状態数は入力ストリームから読み込まれます。これは通常 EET 計算で使用されます。
Add=N
収束済みの状態をチェックポイントファイルから読み込み、追加で N 個の状態を解きます。このオプションは Read も暗黙に指定します。NStates とは併用できません。
エネルギー範囲オプション
GOccSt=N
活性被占軌道 N 以上のみを用いて初期推測を生成します。
GOccEnd=N
初期推測を生成します。N>0 の場合は最初の N 個の活性被占軌道のみを使用し、N<0 の場合は最高の |N| 個の被占軌道を使用しません。
GDEMin=N
推定励起エネルギーが N/1000 eV 以上の初期推測を生成します。
DEMin=N
励起エネルギーが N/1000 eV 以上の状態のみを収束させます。N=-2 の場合はしきい値を入力から読み込み、N<-2 の場合はしきい値を |N|/1000 Hartree に設定します。
IFact=N
初期反復中に更新する状態数を増やす係数を指定します。
WhenReduce=M
反復 M の後に、目的の状態数へ減らします。
IFact のデフォルトは Max(4,g) です。ここで g は Abelian 点群の次数です。WhenReduce のデフォルトは 2 です。目的範囲に多くの状態がある場合は、より大きい値が必要になることがあります。
密度関連オプション
AllTransitionDensities
すべての状態対の間の遷移密度を計算します。
手順およびアルゴリズム関連オプション
FC
すべての frozen core オプションをこのキーワードで利用できます。デフォルトは frozen core 計算です。詳細は FC オプションの説明を参照してください。
Direct
必要に応じて再計算される AO 積分を用いて、CI-Singles 方程式を解くことを強制します。CIS=Direct は、デフォルトの MO アルゴリズムに必要なおよそ 4O2N2 word のディスクが利用できない場合、または大きな計算（基底関数が 200 個を超える場合）にのみ使用してください。
MO
CIS 計算で変換済み積分を使用することを要求します。これは G09 の CIS ではデフォルトでしたが、Gaussian 16 ではデフォルトにはなりません。
AO
AO 積分を用いて CI-Singles 方程式を解くことを強制し、積分変換を回避します。AO 基底は、ディスクとメモリーが非常に限られたシステム上で小分子を扱う場合を除き、最適な選択となることはまれです。
Conver=N
エネルギーについて 10-N、波動関数について 10-(N-2) の収束条件を設定します。デフォルトは、一点計算では N=4、勾配計算では N=6 です。
Read
CI-Singles 状態の初期推測をチェックポイントファイルから読み込みます。SCF と異なり、ある基底関数系用の初期推測を別の基底関数系には使用できないことに注意してください。
Restart
チェックポイントファイルから CI-Singles 反復を再開します。SCF=Restart も暗黙に指定します。
RWFRestart
read-write ファイルから CI-Singles 反復を再開します。非標準ルートで連続した CI-Singles 計算を行う場合に有用です。
EqSolv
平衡 PCM 溶媒和または非平衡 PCM 溶媒和のどちらを行うかを制御します。励起状態最適化の場合、および励起状態密度を要求した場合（たとえば Current または All を Density キーワードで指定した場合）を除き、NonEqSolv がデフォルトです。
NoIVOGuess
初期推測に正準一重励起を使用することを強制します。改良仮想軌道を用いる IVOGuess がデフォルトです。
NonAdiabaticCoupling
基底状態から励起状態への非断熱結合を計算することを要求します。NAC はこのオプションの同義語です。NoNonAdiabaticCoupling および NoNAC はこの動作を抑制します。エネルギーまたはエネルギー+勾配を計算する場合は、追加コストが無視できないため、デフォルトは NoNAC です。振動数計算中は追加コストが小さいため、デフォルトは NAC です。
デバッグオプション
ICDiag
変換済み積分からメモリー内に形成された CI-Singles 行列を、in-core で完全対角化することを強制します。主にデバッグ用のオプションです。
MaxDiag=N
Davidson 手順で対角化する部分行列を次元 N に制限します。主にデバッグ用のオプションです。MaxDavidson はこのオプションの同義語です。
適用範囲
CIS（開殻系を含む）ではエネルギー、解析的勾配、解析的振動数が利用でき、CIS(D) ではエネルギーが利用できます。
関連キーワード
実例
CIS 出力。 CI-Singles 入力には特別な機能や落とし穴はありません。一点 CI-Singles 計算の出力は、基底状態 CI または QCI 計算の出力に似ています。SCF の後に、積分変換と基底状態 MP2 エネルギーの評価が続きます。次に CI 問題の反復解法に関する情報が出力されます。最初の反復では、要求された励起状態数が対称性に依存せず見つかるよう、追加の初期推測が作られます。最初の反復後は、各反復で各状態に対して 1 つの新しいベクトルが解に追加されます。
各状態について、励起エネルギーおよび波動関数の変化が反復ごとに出力されます（#P 出力）。
Iteration 3 Dimension 27
Root 1 not converged, maximum delta is 0.002428737687607
Root 2 not converged, maximum delta is 0.013107675296678
Root 3 not converged, maximum delta is 0.030654755631835
Excitation Energies [eV] at current iteration:
Root 1 : 3.700631883679401 Change is -0.001084398684008
Root 2 : 7.841115226789293 Change is -0.011232152003400
Root 3 : 8.769540624626156 Change is -0.047396173133051
反復プロセスは、実質的にゼロとなる展開ベクトルのみが生成された場合、または更新後の波動関数の変化が無視できるほど小さい場合の、いずれかによって正常終了します。
CI が収束すると、次のバナーから始まる結果が表示されます。
Excited States From <AA,BB:AA,BB> singles matrix:
続いて、基底状態と各励起状態との間の遷移双極子モーメントが表形式で出力されます。次に、各状態の結果が、スピンおよび空間対称性、励起エネルギー、振動子強度、CI 展開中の最大係数を含めて要約されます。より多くの係数を表示するには IOp(9/40=N) を使用します。この場合、10-N より大きい係数が表示されます。
Excitation energies and oscillator strengths: 対称性、励起エネルギー、振動子強度 Excited State 1: Singlet-A' 3.7006 eV 335.03 nm f=0.0008 各励起の CI 展開係数: 8 -> 9 0.69112 軌道 8 → 9 This state for opt. and/or second-order corr. 対象とする励起状態 Total Energy, E(CIS) = -113.696894498 便宜上、CIS エネルギーを再掲
CI 展開係数は、励起状態波動関数における励起行列式の重要性を示します。
正規化。 閉殻計算では、展開係数の二乗和は合計 1/2 になるように正規化されます（ベータ係数は表示されないため）。開殻計算では、正規化和は 1 です。
状態の追加探索。 次のルートは、チェックポイントファイルから CIS 結果を読み込み、前回の計算で予測された状態に加えて 6 個の追加状態を解きます。
# CIS=(Read,Root=2,Add=6)