Gaussian Keyword GUESS | コンフレックス株式会社

Guess キーワードは、ハートリー・フォックの初期推定波動関数を指定するキーワードです。このキーワードはオプションを伴わない場合は意味を持ちません。デフォルトでは、Harris の推定が使用されます。

オプション

アルゴリズム関連オプション

Harris

文献 [ Harris85 J. Harris, “Simplified method for calculating the energy of weakly interacting fragments,” Phys. Rev. B, 31 (1985) 1770-79. DOI: ] で提案されたハリス汎関数を対角化し、初期推定として用います。これは、すべての HF および DFT 計算のデフォルトです。

Huckel

ヒュッケル推定の生成を指定します。これは、CNDO、INDO、MNDO、および MINDO3 のデフォルトです。ヒュッケル推定は、多くの 2 列原子を含む PM6 の計算で考慮される必要があります。

RdScale

反復拡張ヒュッケルで使用される原子硬度のスケール係数を読み取ります。デフォルトは QEq 値の 7.0 倍です。

OldHuckel

古いものを使用する Huckel CNDO または更新された Huckel の代わりに推定 (Gaussian 03 以前) を使用します。

INDO

Gaussian 16 のデフォルトの推定を使用します。最初の行のシステムには INDO を、2 列目以降の場合にはHuckelを使用します。

AM1

初期推定に対して AM1 計算を実行します (現在はスパース行列コードでのみ機能します)。 Guess=(AM1,Always) これにより、構造最適化の後のステップで各点で新しい推定値が生成され、エネルギーと古い点からの密度と新しい推定値が比較され、最良の推定値が選択されます。

Core

コアハミルトニアンを対角化して初期推定を形成するように要求します。これは、AM1、PM3、PM3MM、PM6、および PDDG のデフォルトです。

軌道関連オプション

Permute

で読むの順列初期推定の軌道。生成された推定軌道の番号は、SCFで使用される順序で与えられます。範囲 (例: 7 ～ 12) を使用でき、リストされていないすべての軌道は、元の順序でリストされた軌道の後に配置されます。開殻系では、α 軌道と β 軌道の個別の順列リストを指定する必要があります (各リストは空行で区切られます)。

Alter

に選択された軌道がハートリー・フォック波動関数における占有は、最低エネルギーのものであってはなりません。通常、占有軌道は、初期推定プログラムで使用される 1 電子ハミルトニアンの最小の固有値を持つ軌道として選択されます。変更セクションは、これらの占有軌道の 1 つが他の (仮想) 軌道の 1 つで置き換えられることを示す一連の転置で構成されます。このような転置はそれぞれ別の行にあり、2 つの整数が含まれます。 N₁ と N₂ (自由形式、通常のようにスペースまたはカンマで区切る) 軌道を示します N₁ オービタルと交換することになります N₂。軌道転置のリストは、入力セクションの最後の空白行で終了します。

UHF 計算の場合、このような軌道変更セクションが 2 つ必要です。1 つ目は α 軌道の転位を指定し、2 つ目は β 軌道の転位を指定します。両方のセクションは常に必須です。したがって、α 転置のみが必要な場合でも、β セクションは空であっても必要になります (逆も同様です)。空の β セクションを示す 2 番目の空白行必須です含まれること。

Mix

HOMO と LUMO を混合し、α/β 対称性および空間対称性を意図的に破る初期推定を作成します。これは、一重項状態の UHF 波動関数を得る際に有用です。複素初期推定を生成する場合には、既定で軌道混合が行われます。NoMix を指定すると、軌道は混合されません。

DensityMix[=N]

初期推定密度を作る際に、占有軌道と仮想軌道の寄与をどのように混合するかを指定します。N の既定値は -3（混合対象の判定にヒュッケル固有値を使用）です。定義済みの値は、0（混合なし）、-1（全軌道を均等混合）、-2（価電子占有軌道と同数の仮想軌道を混合）、-3（HOMO から 0.05 au 以内の占有軌道と 0.15 au 以内の仮想軌道を混合）です。正の N を指定すると、最低 N 個の仮想軌道と最高 N 個の占有軌道を混合します。

CopyChk

MO と密度を未編集、未投影、未チェックのチェックポイントファイルから推定用にコピーします。行列要素ファイルからインポートする場合に便利です。

Biorthogonalize

無制限に推定するには、α および β MO を双直交化して、逆スピンの電子を最大限にペアにします。 UHF 波動関数が ROHF の推定として読み込まれるときに自動的に行われます。このオプションは、以下の組み合わせでも役立ちます。 Guess=(BiOrth,Read,Only,Save) GaussView やその他の視覚化パッケージで表示できるように、正準 UHF 軌道をアルファ軌道とベータ軌道が可能な限り一致する軌道に置き換えます。

NaturalOrbitals

チェックポイントファイルに自然軌道を含めます。これは、このオプションを指定する別のジョブステップを介して実行する必要があります。 Only と Save。のディスカッションを参照してください。 Population 詳細についてはキーワードを参照してください。

手続き関連オプション

Only

Guess=Only 計算タイプのキーワードとして機能し、初期推定値が計算されて出力されたら計算を終了するように要求します。印刷される軌道情報の量は、 Pop キーワード。 Guess=Only MOPAC ベースの半経験的手法 (INDO、CNDO、MNDO、MINDO3) では使用できません。

このオプションは、構成の変更が必要かどうかを確認するための予備実行に役立ちます。例えば、 Guess=Only で指定できます CASSCF CI構成の数に関する情報を取得するため CAS 活性空間（および初期軌道）。

Guess=(Only,Read) 生産にも使用できますチェックポイントファイル内のデータからの人口およびその他の計算後の分析。たとえば、これらのオプションだけを使用すると、チェックポイントファイルの波動関数を使用して人口分析が生成されます。 Guess(Only,Read) プロパティチェックポイントファイルの波動関数を使用して静電気特性が計算されます。

Always

最適化の各ポイントで新しい初期推定を生成するように要求します。デフォルトでは、最後のポイントの SCF 結果が次のポイントの推定に使用されます。

Fragment=N

フラグメント推定または SCF ソリューションから構築された推定を生成します。推定は、現在の計算で使用されているかどうかに関係なくチェックポイントファイルに保存され、後続の計算で使用できるようになります。このオプションは通常、次と組み合わせます。 Guess=Only フラグメント推定軌道から推定を生成します (それ以外の場合は、フラグメントごとに完全な SCF 計算が実行されます)。フラグメントへの原子の割り当てとフラグメントの電荷と多重度は、次の説明に従って指定されます。分子の仕様ただし、マイナススピン多重度は、フラグメントの不対軌道が結合セット内の β スピン軌道になることを意味します。

Local

文献 [ Boys60 S. F. Boys, “Construction of Molecular Orbitals to be Approximately Invariant for Changes from One Molecule to Another,” Rev. Mod. Phys., 32 (1960) 296-99. DOI: ] に基づき、軌道の局在化を行います。占有軌道と仮想軌道は別々に局在化され、既約表現は（LowSymm または NoSymm を用いて統合した後でも）混合されません。収束した SCF 波動関数の局在軌道解析は、Guess(Read,Local,Only) と Pop=Full を指定した 2 番目のジョブステップで実行できます。

Sparse

初期推定に対してスパースな半経験的計算を実行します。このオプションは、スパース行列機能を使用した非常に大規模な HF または DFT 計算に役立つ場合があります。

Extra

RWF から軌道を読み取るとき (つまり、構造の最適化中)、追加の新しい初期推定を実行します。デフォルトでは、これは、デフォルトの Harris 推定が許可され、構成の変更が要求されず、最適化が変数 4 によってフラグが立てられた小さなステップを実行しなかった場合に実行されます。 ILSW (インターリンクステータスワード)。使用 NoExtra この機能を無効にするには、

Fock

読み取り/書き込みファイルまたはチェックポイントファイルから以前の結果を読み取るときに、軌道ではなく Fock 行列を再利用します。これは、次の場合の周期境界条件計算のデフォルトです。 Guess=Alter は指定されていません。 NoFock この動作を無効にすると、これが非 PBC 計算のデフォルトになります。

Guess 読み込み/保存オプション

Read

を要求します。初期推定は、チェックポイントファイル (Guess=Read と一緒に指定されることが多いです Geom=Checkpoint）。このオプションは次のものと組み合わせることができます Alterこの場合、軌道はチェックポイントファイルから読み取られ、現在の基底関数に投影され、指定された変更が行われます。 Checkpoint の同義語です Read.

TCheck

可能であればチェックポイントファイルから SCF 再開情報を読み取り、できない場合は初期推定を読み取ります。複数ステップジョブ向けの設計で、可能なときは後続ステップで SCF を再開し、そうでない場合は Guess=Read で実行します。このオプションは、適切な場合に CIS=Read または TD=Read を暗黙に指定します。

Alpha

アルファとベータの両方の推定にアルファ軌道を使用します。 Guess=Read.

Translate

Translate 読み込まれた推定を生成するために使用された原子の座標を現在の原子座標に変換することを要求します。これがデフォルトです。異なる化学量論を持つシステムの推定として波動関数が使用される場合など、異常な場合には失敗することがあります。その場合は Guess=NoTranslate を指定する必要があります。

Cards

初期推定の後、生成されると、軌道の一部またはすべてが入力ストリームから読み取られた軌道に置き換えられます。このオプションを使用すると、すべての軌道を置き換えることによって、入力ストリームから完全な初期推定を読み取ることができます。置換軌道は、推定変更コマンド (存在する場合) に続いて入力セクションに配置されます。 UHF の場合、α と β の置換軌道入力セクションが個別にあります。

置換軌道入力セクション (UHF の α 置換軌道セクション) は、括弧で囲まれた置換軌道入力の読み取りに使用する Fortran 形式を指定する行で始まります。例えば： (4E20.8)。このセクションの残りの部分には、次のインスタンスが 1 つ以上含まれています。

IVec               置換する軌道（0=終了、-1=全軌道を順に置換）。
(A(I,IVec),I=1,N)    1 行目で指定した形式の新しい軌道。

を含む行の形式 IVec フォートランI5です。 UHF 計算の β 軌道置換セクションは、初期フォーマット指定行が省略されている点のみが異なります。置換軌道入力のサンプルについては、例のセクションを参照してください。

Input

入力ファイルからチェックポイントファイルの名前を含む行を読み取ります。ファイル名の代わりに、次のキーワードのいずれかを指定できます。

generate は通常どおり推定を生成します。
read と chk はジョブのチェックポイントファイルからデータを取得します。これらは実質的に Guess=Read と同等で、通常どおり %Chk または %OldChk で指定したチェックポイントファイルを使用します。
none は推定生成をまったく行いません。
dummy は計算を要しないダミー推定を生成します。

ONIOM でのこのオプションの使用については、例のセクションを参照してください。

Restart

新しいことを始める SCF 異なる構造や基底関数系を持つジョブからチェックポイントファイルに保存されたリスタートデータを使用した計算。 (オプション名は少し間違っています。)

Save

生成された初期推定をチェックポイントファイルに保存し直します。 Guess=Only 走る。このオプションは、局所的な軌道を保存するのに役立ちます。

Print

初期推定を出力します。

対称性関連オプション

LowSymm

分子点群の既約表現を組み合わせることを要求します。で使用される対称情報 N³ SCF で許可する手順波動関数の対称性が低下します。これにより、軌道 (および場合によっては必ずしも必要ではありませんが、波動関数全体) が完全な分子点群よりも低い対称性を持つことが可能になります。このオプションは GVB 計算でのみ使用できます。GVB 計算は対称システムでの計算に必要になることがよくあります (「 GVB このオプションを使用する例のキーワード)。

このオプションでは、次のような 1 行の入力 (16I2 形式) が必要です。 numbers 結合する既約表現の、次の値で区切られた新しいグループ 0;リスト自体は、 9。番号は、出力ファイルのリンク 301 によって表現がリストされる順序に対応します (例を参照)。

この入力セクションは常に 1 行の長さであるため、空白行で終了することはありません。既約表現は軌道の局在化が行われる前に結合され、局在化された軌道は対称性が保たれていればそのまま保持されることに注意してください。 Guess=NoSymm 入力をまったく読み取らずに、すべての軌道対称制約を削除します。

NoSymm

軌道対称性の制約を解除します。SCF=NoSymm および Symm=NoSCF と同義です。

ForceAbelianSymmetry

アーベル点群の既約表現に従って初期推定軌道を強制的に変換します。 NoForceAbelianSymmetry がデフォルトです。

有効なオプション組み合わせ

合理的な組み合わせのみが有効です。例えば Guess=(Always,Alter) と Guess=(Read,Alter) 期待どおりに機能します (前者の場合、変更は 1 回読み取られ、同じ交換が各構造に適用されます)。逆に、 Guess=(Always,Read) 矛盾しており、予測できない結果をもたらします。を参照してください。入力セクションの順序表次のようなオプションの組み合わせに対する入力セクションの順序を決定します。 Guess=(Cards,Alter).

制限事項

Guess=Only MOPAC ベースの半経験的手法では使用できません。 INDO, CNDO, MNDO、そして MINDO3.

実例

Guess=Alter による 2 つの軌道の入れ替え

この例では、UHF/STO-3G 構造を見つけます。 ²A₁ アミノラジカルの励起状態。まず、 Guess=Only 計算は、目的の電子状態を取得するために何らかの変更 (並べ替え) 命令が必要かどうかを判断するために実行されます。 HF/STO-3G 理論モデルがデフォルトで使用されます。

# Guess=Only Test
 
Amino radical test of initial guess
 
0 2
n
h 1 nh
h 1 nh 2 hnh
 
nh 1.03
hnh 120.0

以下は、ジョブからの軌道対称性の概要出力です。これは、出力の母集団分析の直前に表示されます。

Initial guess orbital symmetries:
 Alpha Orbitals:
       Occupied  (A1) (A1) (B2) (A1) (B1)
       Virtual   (A1) (B2)
 Beta  Orbitals:
       Occupied  (A1) (A1) (B2) (A1)
       Virtual   (B1) (A1) (B2)
 The electronic state of the initial guess is 2-B1.
 Initial guess <Sx>= 0.0000 <Sy>= 0.0000 <Sz>= 0.5000 <S**2>= 0.7500 S= 0.5000

二重項状態が関与するため、α軌道とβ軌道は別々に与えられます。軌道対称性から、初期推定における電子配置は次のようになり、初期推定の電子状態は ²B₁ になります。これは NH₂ の基底状態に対応します。無制限の初期推定では S² の期待値も出力され、この場合は純粋なダブレットに対応する 0.75 となります。

²A₁ アミノラジカルの励起状態をモデル化するには、この初期軌道配置を変更する必要があります。具体的には、β 電子を軌道 4 から軌道 5 へ移動させるため、電子配置は ²a₁²a₁²b₂²b₁¹a₁ となります。

Guess=Alter これを達成するために使用できます。構造最適化の入力は次のとおりです。

# UHF/6-31G(d) Opt Guess=Alter

Amino radical: HF/6-31G(d)
Structure of 2-A1 state

0 2
N
H 1 nh
H 1 nh 2 hnh
  Variables:
nh  1.03
hnh 120.0
                空行で分子指定セクションを終了。
                空行で α セクションを終了（この例では空）。
4 5             β 軌道 4 と 5 を入れ替え。
                β 変更セクションの終了。

空の α 変更セクションを示すために、追加の空白行 (行 14) が必要であることに注意してください。最後の 2 行は β 変更セクションを構成します。

初期推定プログラムは、次の結果として交換された軌道のリストを出力します。 Alter オプション:

 Harris functional with IExCor=  205 diagonalized for initial guess.
 …
 No Alpha orbitals switched.
 Pairs of Beta  orbitals switched:
    4   5
 Initial guess orbital symmetries:
 Alpha Orbitals:
       Occupied  (A1) (A1) (B2) (A1) (B1)
       Virtual   (A1) (B2) (B1) (A1) (B2) (A1) (B2) (A1) (A2) (A1)
                 (B1) (A1) (B2) (A1)
 Beta  Orbitals:
       Occupied  (A1) (A1) (B2) (B1)
       Virtual   (A1) (A1) (B2) (B1) (A1) (B2) (A1) (B2) (A1) (A2)
                 (A1) (B1) (A1) (B2) (A1)
 The electronic state of the initial guess is 2-A1.
 Initial guess <Sx>= 0.0000 <Sy>= 0.0000 <Sz>= 0.5000 <S**2>= 0.7500 S= 0.5000

SCF 計算では、エネルギーと UHF 波動関数の S² 固有値が出力されます。さらに、次に考えられるスピン多重度（二重項なら四重項、三重項なら五重項など）による波動関数のスピン汚染を除去した場合の S² も出力されます。

SCF Done:  E(UHF) =  -55.4915172451     A.U. after   12 cycles
             Convg  =    0.2693D-08             -V/T =  2.0038
 <Sx>= 0.0000 <Sy>= 0.0000 <Sz>= 0.5000 <S**2>= 0.7534 S= 0.5017
 <L.S>= 0.000000000000E+00
 Annihilation of the first spin contaminant:
 S**2 before annihilation     0.7534,   after     0.7500

この計算は実際には正しく収束しますが、 ²A₁ 状態では、SCFの反復中に軌道対称の順序が切り替わる場合があります。最終的な波動関数の軌道対称性が初期推定のものと異なる場合 (使用しているかどうかに関係なく) Guess=Alter)、直接最小化ルーチンを使用することをお勧めします。 SCF=QC または SCF=DM キーワードは通常、ある反復から次の反復まで対称性を保持します。

Guess=Permute による軌道の並べ替え

このオプションは、多くの場合、次の例のように、初期推定の複雑な変更を実行する最も簡単な方法です。

# CASSCF/6-31G(d,p) Opt Guess=Permute Pop=Reg

CAS job

0 1
molecule specification

1-60 65 63 64 66 68 67 61-62 69     Specify new orbital ordering.

ここでは、軌道 61 ～ 68 を再配置しました。最終軌道 (69) をリストすることは実際には必要ありませんが、入力を人間にとって理解しやすくするのに役立ちます。

Guess=Input を用いた ONIOM 向け初期推定の指定

Guess=Input これは、初期構造での一部の部分計算に対して SCF が収束するのが難しい ONIOM ジョブに役立ちます。収束は次のような手順を使用して実現できます。

ステップ1. ONIOM=OnlyInput を使用して個々の計算の入力ファイルを出力します。

ステップ2。問題ステップの SCF を個別に収束します (たとえば、 Stable=Opt).

ステップ3。正しい状態が見つかったことを確認した後、ONIOM 計算を Guess=Input 付きで実行し、各状態に対して正しい初期推定を与えます。ONIOM 入力ファイルには、各部分計算の推定を表す行を 1 行ずつ記述します（2 層 MO:MO なら 3 行）。各行にはチェックポイントファイル名、または read（通常のチェックポイントファイルから Guess=Read で読む）、または generate（必要に応じて新しい初期推定を生成）を指定します。例えば、モデル系の高レベル計算のみに問題がある場合、入力は次のようになります。

generate	実系での低レベル計算。
	空行。
guess_for_high.chk	モデル系での高レベル計算。
	空行。
generate	モデル系での低レベル計算。

Guess=Cards による軌道の読み込み

軌道の一部またはすべては、初期推定が生成された後、次のように置き換えることができます。 Guess=Cards。次に、このオプションの入力例を示します。軌道 1 と 4 を置き換えます (3 行目以降の形式は 1 行目で指定されていることに注意してください)。

(3E20.8)
    1
    0.5809834509E+00    0.4612416518E+00   -0.6437319952E-04
    0.1724432549E-02    0.1282235396E-14    0.5417658499E-13 
    0.1639966912E-02   -0.9146282229E-15   -0.6407549694E-13
   -0.4538843604E-03    0.6038992958E-04   -0.1131035485E-03
    0.6038992969E-04   -0.1131035471E-03
    4
    0.7700779642E-13    0.1240395916E-12   -0.3110890228E-12
   -0.4479190461E-12   -0.1478805861E-13    0.5807753928E+00
    0.6441113412E-12   -0.3119296374E-14    0.1554735923E+00
   -0.1190754528E-11    0.2567325943E+00    0.1459733219E+00
   -0.2567325943E+00   -0.1459733219E+00
    0

軌道番号 0 は置換軌道入力を終了します。

Antiferromagnetic Coupling

以下はフラグメント推定ジョブの例です。最初のステップでは、各フラグメントの推定値を生成し、それらを組み合わせて分子全体の SCFの推定値を作成します。 2 番目のステップでは、後続の計算のためにその推定を読み込みます。電荷と多重度の線には、最初に全体の分子の電荷と多重度が示され、次に各フラグメントの電荷と多重度が続きます。

この例は Fe₂S₂ + 4 つの S-R リガンド（R はフェニル基）です。全体の電荷は -2 の一重項です。各裸硫黄は S^(2-) の閉殻（フラグメント 2 および 4）、2 つの鉄は Fe⁽³⁺⁾ の反強磁性的に結合した六重項（フラグメント 1 と 3、1 つはアルファスピン、3 つはベータスピン）、各 S-R フラグメント（5-8）は閉殻一重項アニオンとして推定します。

Fragment Assignments

%chk=FragGuess
%mem=64mw
#P UBP86/6-311G(d) Guess=(Fragment=8,Only) Pop=None

Fe2S2 cluster with phenylthiolates.
Step 1: Generate fragment guess

-2,1 3,6 -2,1 3,-6 -2,1  -1,1  -1,1  -1,1  -1,1 
H(Fragment=7) 23.5010  2.2873  8.5744
S(Fragment=2) 14.8495  1.1490  7.0431
Fe(Fragment=3) 17.0430  1.0091  7.0068
S(Fragment=4) 17.4565 -1.1490  7.0431
S(Fragment=5) 14.3762 -2.1581  8.7983
C(Fragment=5) 12.5993 -2.1848  8.6878
H(Fragment=5) 12.3743 -3.6513 10.1678
C(Fragment=5) 10.4994 -3.1122  9.4309
H(Fragment=5)  9.9929 -3.7579 10.0022
C(Fragment=5)  9.8049 -2.2791  8.5639
H(Fragment=5)  8.8050 -2.2873  8.5744
C(Fragment=5) 10.4833 -1.4146  7.6615
H(Fragment=5)  9.9730 -0.8525  7.0106
S(Fragment=8) 14.3794 -1.8091  5.0446
C(Fragment=5) 11.9048 -1.3675  7.7057
H(Fragment=5) 12.4158 -0.7843  7.0743
C(Fragment=6) 17.2999  3.4265  4.6624
C(Fragment=6) 16.6376  4.1967  5.6090
H(Fragment=6) 16.5022  3.8494  6.5369
C(Fragment=6) 16.1530  5.4856  5.2463
H(Fragment=6) 15.6665  6.0472  5.9155
C(Fragment=6) 16.3468  5.9257  4.0431
H(Fragment=6) 16.0236  6.8408  3.8020
C(Fragment=6) 17.0091  5.1398  3.0522
H(Fragment=6) 17.1330  5.4944  2.1254
C(Fragment=6) 17.4775  3.8823  3.3884
H(Fragment=6) 17.9400  3.3149  2.7071
S(Fragment=7) 17.9298  2.1581  8.7983
C(Fragment=7) 19.7067  2.1848  8.6878
C(Fragment=7) 20.4174  3.0650  9.5194
H(Fragment=7) 19.9317  3.6513 10.1678
C(Fragment=7) 21.8066  3.1122  9.4309
H(Fragment=7) 22.3132  3.7579 10.0022
C(Fragment=7) 22.5011  2.2791  8.5639
C(Fragment=7) 21.8227  1.4146  7.6615
H(Fragment=7) 22.3330  0.8525  7.0106
C(Fragment=7) 20.4012  1.3675  7.7057
H(Fragment=7) 19.8902  0.7843  7.0743
C(Fragment=8) 15.0061 -3.4265  4.6624
Fe(Fragment=1) 15.2630 -1.0091  7.0068
C(Fragment=8) 15.6684 -4.1967  5.6090
H(Fragment=8) 15.8038 -3.8494  6.5369
C(Fragment=8) 16.1530 -5.4856  5.2463
H(Fragment=8) 16.6395 -6.0472  5.9155
C(Fragment=5) 11.8886 -3.0650  9.5194
C(Fragment=8) 15.9592 -5.9257  4.0431
H(Fragment=8) 16.2824 -6.8408  3.8020
C(Fragment=8) 15.2969 -5.1398  3.0522
H(Fragment=8) 15.1730 -5.4944  2.1254
C(Fragment=8) 14.8285 -3.8823  3.3884
H(Fragment=8) 14.3660 -3.3149  2.7071
S(Fragment=6) 17.9266  1.8091  5.0446

--Link1--
%chk=FragGuess
%mem=64mw
#P UBP86/6-311G*/Auto Guess=Read Geom=AllCheck …