この計算タイプのキーワードは 反応経路は、固有の反応座標を統合することによって追跡されます [ Fukui81 K. Fukui, “The path of chemical-reactions – The IRC approach,” Acc. Chem. Res., 14 (1981) 363-68. DOI: , Hratchian05a]。初期形状 (分子仕様のセクションで指定) は遷移状態の形状であり、その点から一方向または両方向にパスをたどることができます。の forward 方向は方向として定義されます。 遷移ベクトルは、遷移ベクトルの最大の成分 (「位相」) が正の場合を指します。を使用して明示的に定義できます。 Phase オプション。デフォルトでは、両方の反応パス方向に従います。
IRC 計算 require 続行するための初期強制定数。これらを何らかの方法で計算に提供する必要があります。通常の方法は、前の周波数計算からのチェックポイント ファイルを保存し (IRC 計算で使用される最適化された構造が実際に遷移状態であることを確認するために使用されます)、その後、 RCFC ルートセクションのオプション。別の可能性は、IRC 計算の開始時にそれらを計算することです (CalcFC）。次のいずれかに注意してください。 RCFC と CalcFC 指定する必要があります (CalcAll も使用できますが、HPC アルゴリズムでは通常は必要ありません)。
Gaussian 16 では、ほとんどの計算で HPC アルゴリズムが使用されます [ Hratchian04a H. P. Hratchian and H. B. Schlegel, “Accurate reaction paths using a Hessian based predictor-corrector integrator,” J. Chem. Phys., 120 (2004) 9918-24. DOI: , Hratchian05a, Hratchian05b H. P. Hratchian and H. B. Schlegel, “Using Hessian updating to increase the efficiency of a Hessian based predictor-corrector reaction path following method,” J. Chem. Theory and Comput., 1 (2005) 61-69. DOI: ] が既定値です（Gaussian 09 で導入）。以前のプログラム バージョンで使用されていたものよりもはるかに効率的です。 ONIOM(MO:MM) の計算では、オイラー予測子と修正子の統合アルゴリズムが使用されます。この同じ積分器は、勾配を使用するが解析二次導関数を使用しない方法を使用する計算でもデフォルトで使用されます。このような計算には以下を含める必要があります。 GradientOnly オプション。利用可能なアルゴリズムについては、次のセクションで説明します。 Availability.
デフォルトでは、パス上の各点のエネルギーと反応座標のみがレポートされます。パスに沿った幾何学的パラメーターが必要な場合は、これらを冗長内部座標として定義する必要があります。 Geom=ModRedundant または、IRC コードへの入力として IRC(Report=Read) (see オプション 後者の入力形式の場合)。
IRC ジョブの代替同位体を指定するには、 ReadIsotopes オプション（で説明されています） オプション).
オプション
経路指定オプション
Phase=(N1, N2 [,N3 [,N4]])
遷移ベクトルに沿った前方への動きが、最大 4 つの原子番号で指定された指定された内部座標の増加に対応するように、遷移ベクトルの位相を定義します。 2 つの原子番号が指定されている場合、座標は 2 つの原子間の結合ストレッチになります。 3 つの原子番号は角度の曲がりを指定します。そして 4 つの原子が二面角を定義します。
Forward
前方向にのみパスをたどってください。
Reverse
逆方向にのみパスをたどってください。
Downhill
入力構造から下り坂に進みます。
MaxPoints=N
検査する反応パスに沿った点の数 (両方が考慮されている場合は各方向)。デフォルトは 10 です。
StepSize=N
反応経路に沿ったステップ サイズ (0.01 ボーア単位)。もし N<0 の場合、ステップ サイズは 0.01 amu 単位で取得されます。1/2-ボーア。デフォルトは 10 です。
ReadIsotopes
このオプションを使用すると、デフォルトの温度、圧力、周波数スケール係数および/または同位体 (それぞれ、298.15 K、1 気圧、スケーリングなし、および最も豊富な同位体) の代替を指定できます。これは、チェックポイント ファイル内のデータとは異なるパラメーターを使用して分析を再実行する場合に便利です。
ただし、これらはすべてルート セクションで指定できることに注意してください (Temperature, Pressure と Scale キーワード）と分子仕様（ Iso パラメーター)、次の例のように:
#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] | 値は実数である必要があります。 |
| isotope mass for atom 1 | |
| isotope mass for atom 2 | |
| … | |
| isotope mass for atom n |
ここで、temp、pressure、scale は、熱化学分析に使用する場合の周波数データの温度、圧力、およびオプション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、分子内のさまざまな原子の同位体質量が含まれており、分子仕様セクションに表示されたのと同じ順序で配置されています。整数を使用して原子質量を指定した場合、プログラムは対応する実際の正確な同位体質量を自動的に使用します（たとえば、18 は同位体 18O を指定し、Gaussian では値 17.99916 が使用されます）。
アルゴリズム選択オプション
HPC
ヘシアンベースの予測器補正器インテグレータを使用する [ Hratchian04a H. P. Hratchian and H. B. Schlegel, “Accurate reaction paths using a Hessian based predictor-corrector integrator,” J. Chem. Phys., 120 (2004) 9918-24. DOI: , Hratchian05a, Hratchian05b H. P. Hratchian and H. B. Schlegel, “Using Hessian updating to increase the efficiency of a Hessian based predictor-corrector reaction path following method,” J. Chem. Theory and Comput., 1 (2005) 61-69. DOI: ]: ヘシアンベースの局所二次近似を予測子コンポーネントとして使用し、修正子部分に修正された Bullisch-Stoer 積分器を使用する、非常に正確なアルゴリズムです。この補正器積分器は、距離加重補間曲面を使用して実行されます [ Collins02 M. A. Collins, “Molecular potential-energy surfaces for chemical reaction dynamics,” Theor. Chem. Acc., 108 (2002) 313-24. DOI: ] 予測子ステップの開始点と終了点でのエネルギー、勾配、ヘシアンに適合します。これはほとんどの計算のデフォルトです。非常に大きな分子系では実用的ではないことに注意してください。
EulerPC
予測子ステップに 1 次オイラー積分を使用し、 HPC 補正ステップ。これがデフォルトです IRC=GradientOnly 計算。これは、ONIOM(MO:MM) メソッドを使用する IRC 計算のデフォルトのアルゴリズムでもあります。これは、大きな分子に関するこのような計算には実用的な選択肢です。
LQA
局所二次近似を使用します [ Page88 M. Page and J. W. McIver Jr., “On evaluating the reaction path Hamiltonian,” J. Chem. Phys., 88 (1988) 922-35. DOI: , Page90 M. Page, C. Doubleday Jr., and J. W. McIver Jr., “Following steepest descent reaction paths – the use of higher energy derivatives with ab initio electronic-structure methods,” J. Chem. Phys., 93 (1990) 5634-42. DOI: ] を予測ステップに使用します。
DVV
減衰速度ベレット積分器を使用する [ Hratchian02 H. P. Hratchian and H. B. Schlegel, “Following reaction pathways using a damped classical trajectory algorithm,” J. Phys. Chem. A, 106 (2002) 165-69. DOI: ].
Euler
IRC には 1 次オイラー積分予測子ステップのみを使用します。このオプションは実稼働環境での使用には推奨されません。
ReCalc=N
ヘシアンを分析的に計算する N 予測子のステップまたはすべて |N|補正ステップの場合 N<0。解析二次導関数は、次を使用して IRC 中に断続的にリクエストできます。 IRC=(CalcFC,RecalcFC=(Predictor=N,Corrector=M))、初期点での二次導関数を計算し、その後すべての点で二次導関数を計算します。 Nth 予測ステップとすべての Mth 補正ステップ。それでも指定する必要があります RCFC または CalcFC 初期ヘシアンを提供します。 Update の同義語です ReCalc。解析二次導関数を含むメソッドが必要です。
GradientOnly
二次導関数を必要としないアルゴリズムを使用してください。このようなメソッドにはこのオプションを明示的に指定する必要があることに注意してください (メソッドは自動的には検出されません)。と組み合わせることができます EulerPC (デフォルト)、 HPC, Euler、 または DVV.
座標系選択オプション
MassWeighted
質量重み付けされたデカルト座標でパスをたどります。 MW の同義語です MassWeighted。これがデフォルトです。
Cartesian
質量の重み付けを行わずに、デカルト座標でパスをたどります。
初期力定数生成オプション
RCFC
計算された値が デカルト座標の力定数 周波数計算からの座標はチェックポイント ファイルから読み取られます。 ReadCartesianFC の同義語です RCFC.
CalcFC
力定数が最初の点で計算されることを指定します。
CalcAll
力の定数がすべての点で計算されるように指定します。
手順関連オプション
Restart
完了しなかった IRC 計算を再開するか、 IRC 計算は完了しましたが、パスに沿った追加のポイントが必要です。
Report[=item]
どの幾何学的パラメーターが IRC によって報告されるかを制御します。デフォルトでは、幾何学的パラメーターは報告されません。 Report パラメーターを指定しない場合は、生成されたすべての内部座標が含まれます。可能な値は、 item は:
| Read | 報告する内部座標の一覧を読み取ります。指定は 1〜4 個の原子番号 のみ で行います（ModRedundant 形式の座標指定は サポートされません）。 |
| Bonds | 内部座標に含まれる結合情報を報告します（存在する場合）。 |
| Angles | 内部座標に含まれる角度情報を報告します（存在する場合）。 |
| Dihedrals | 内部座標に含まれる二面角情報を報告します（存在する場合）。 |
| Cartesians | すべてのデカルト座標を報告します。 |
ReCorrect[=when]
修正ステップのテストと再計算を制御します。 HPC と EulerPC IRCs. ReCorrect (パラメーターなし) および ReCorrect=Yes 補正がしきい値 (しきい値は、 Tight と VTight オプション）。パラメーターは次の値を取ることができます。
| Never | 補正ステップを繰り返しません（しきい値テストを抑制）。 |
| Always | 初回補正量の大小にかかわらず、補正子を少なくとも 1 回は再計算します。 |
| Test | Test the quality of the corrector step と report the results, but do not take an additional corrector step. The computed IRC path will be the same as with ReCorrect=Never. |
デフォルトは Yes for EulerPC と HPC、 そして Never 他のインテグレーター向け。
MaxCycle=N
最大ステップ数を次のように設定します。 N。デフォルトは 20 です。
Tight
このオプションにより、 収束を決定するために使用される力とステップ サイズのカットオフ。 DFT 計算の場合、 Int=UltraFine も指定する必要があります。
VeryTight
非常に厳しい最適化収束基準。 VTight の同義語です VeryTight。 DFT 計算の場合、 Int=UltraFine も指定する必要があります。
Gaussian 03 互換オプション
GS2 オプションは、で使用される IRC アルゴリズムを要求します。 新しい IRC 実装内の Gaussian 03。キーワードを使用する Use=L115 Gaussian 03 のデフォルトであったコードを実行するため (古い結果を再現する場合のみ推奨)。
GS2
Gaussian 03 以前のデフォルトであった IRC アルゴリズムを使用します [ Gonzalez89 C. Gonzalez and H. B. Schlegel, “An Improved Algorithm for Reaction Path Following,” J. Chem. Phys., 90 (1989) 2154-61. DOI: , Gonzalez90 C. Gonzalez and H. B. Schlegel, “Reaction Path Following in Mass-Weighted Internal Coordinates,” J. Phys. Chem., 94 (1990) 5523-27. DOI: ]。幾何学形状は、任意の 2 つの隣接する点の間の反応経路のセグメントが円弧で描かれ、円弧の終点の勾配が経路に接するように、反応経路に沿った各点で最適化されます。デフォルトでは、 GS2 IRC 計算は、0.1 amu ステップで、質量加重内部座標を順方向に 6 ポイント、逆方向に 6 ポイントステップで実行します。1/2 道沿いのボーア。
適用範囲
利用可能性
デフォルトのアルゴリズムは、HF、すべての DFT メソッド、CIS、TD、MP2、MP3、MP4(SDQ)、CID、CISD、CCD、CCSD、QCISD、BD、CASSCF、およびすべての半経験的メソッドで使用できます。
実例
IRC が完了すると、プログラムは結果を要約した表を出力します。
Reaction path calculation complete.
Energies reported relative to the TS energy of -91.564851
----------------------------------------------------------------------
Summary of reaction path following
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Energy Rx Coord
1 -0.00880 -0.54062
2 -0.00567 -0.43250
3 -0.00320 -0.32438
4 -0.00142 -0.21626
5 -0.00035 -0.10815
6 0.00000 0.00000 遷移状態
7 -0.00034 0.10815
8 -0.00131 0.21627
9 -0.00285 0.32439
10 -0.00487 0.43252
11 -0.00725 0.54065
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初期構造 (遷移構造) がテーブルの中央 (この場合はポイント 6) に表示されます。反応座標とエネルギー値 0.00000 を検索することで、すぐに特定できます。