Gaussian-Amesp联用方案gamesp.py

一、前言

其实从 Amesp 发布之后就答应了要写 Gaussian-Amesp，然后一直咕到现在，直到前两天看到了有人写了 ase 与 Amesp 联用的方案，才赶紧把解析 Amesp 输出文件 Hessian 矩阵的部分折腾完，至此 Gaussian-Amesp 联用基本达到可用水平。此软件以 BSD 2-Clause License 开源于 GitHub Gaussian-Amesp

https://github.com/mizu-bai/Gaussian-Amesp

欢迎 star，fork，提 issue 和 pr。

Amesp详细介绍和功能可以看这几篇文章

1. 量子化学软件Amesp简介
2. Amesp中SCF不收敛的解决办法（修订版）
3. Amesp中基组的使用
4. Amesp中激发态以及旋轨耦合的计算
5. Amesp中隐式溶剂模型的使用
6. Mayer能量分解方法及其在Amesp中的使用
7. PyAmesp——Amesp与ASE的联姻

利用 Gaussian-Amesp，可以在 Amesp 支持的计算级别下，搭配 Gaussian 的几何算法，进行结构优化（opt），频率计算（freq），过渡态（ts）与内禀反应坐标（irc）计算。

二、使用

首先需要参考 Amesp 手册准备输入文件中计算级别部分，xyz 部分会由 Gaussian-Amesp 自动填写。以下为一个在 B3LYP-D3BJ/6-31G* 级别计算的例子，将该文件保存为 template.aip，后续 gamesp.py 在运行时会自动读取。

% npara 10
% maxcore 2000
! B3LYP D3BJ 6-31G*

之后还要准备一个 Gaussian 输入文件，其中不用写计算级别，改为 external="python3 -u /path/to/gamesp.py"，/path/to/gamesp.py 应为此脚本具体位置，可以直接放在任务目录下。以下是一个 CH3CN <-> CH3NC 异构化的过渡态搜索输入文件。

%nproc=1
%chk=CH3CN-ts-opt-freq.chk
#p external="python3 -u /path/to/gamesp.py" freq

Title Card Required

0 1
C -0.00356651 0.01722812 0.98553895
H -0.30188384 1.00653820 1.26333723
H -0.63354829 -0.69590324 1.47489174
H 1.01275688 -0.14435303 1.27858814
N -0.00534910 -0.54793073 -0.71776351
C -0.00308033 0.59431074 -0.81761770

--link1--
%nproc=1
%chk=CH3CN-ts-opt-freq.chk
#p external="python3 -u /path/to/gamesp.py" opt=(ts,rcfc,noeigen,nomicro) geom=allcheck

--link1--
%nproc=1
%chk=CH3CN-ts-opt-freq.chk
#p external="python3 -u /path/to/gamesp.py" freq geom=allcheck

第一部分为计算频率获得力常数，第二部分读取上一步力常数后进行过渡态优化，opt 必须搭配 nomicro，最后一部分进行频率计算验证过渡态虚频。可以使用 Gaussian 打开输出文件观看优化过程与振动模式。

上面的这些等效于如下 Gaussian 输入文件：

%nproc=10
%mem=20GB
%chk=CH3CN-ts-opt-freq.chk
#p B3LYP em=GD3BJ 6-31G* opt=(calcfc,ts,noeigen) freq

Title Card Required

0 1
C -0.00356651 0.01722812 0.98553895
H -0.30188384 1.00653820 1.26333723
H -0.63354829 -0.69590324 1.47489174
H 1.01275688 -0.14435303 1.27858814
N -0.00534910 -0.54793073 -0.71776351
C -0.00308033 0.59431074 -0.81761770

如要后续要进行 IRC 计算，可使用下面这个脚本读取几何结构优化得到的力常数开始计算。

%nproc=1
%oldchk=CH3CN-ts-opt-freq.chk
#p external="python3 -u ../../src/gamesp.py" irc=(rcfc) geom=allcheck

几何结构优化结果

过渡态频率

IRC TS

IRC 靠近 CH3CN

IRC 靠近 CH3NC

三、总结

开发了 Gaussian-Amesp 联用方案，目前 Amesp 1.1 dev 还不支持过渡态优化与 IRC 计算，可以作为一个补充，并且还能使用 GaussView 观看结果。