知无所待

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              知 无 所 待 主 页         首 页         博 客         导 航         密 信         工 具 集         L a T e x         本 站 积 极 ( × 建 设 中 ， 存 在 部 分 链 接 尚 无 内 容 G a u s s i a n 软 件 发 展 简 史 本 站 版 权 所 有 ， 全 文 首 发 于 博 客                 引 言     计 算 化 学 领 域 应 用 和 影 响 最 为 广 泛 的 计 算 程 序 无 疑 是 G a u s s i a n ， 它 不 仅 是 无 数 化 学 工 作 者 接 触 和 学 习 计 算 化 学 的 首 选 工 具 ， 也 是 众 多 科 研 工 作 者 科 研 路 上 的 赖 以 支 撑 的 重 要 计 算 手 段 。 
 距 离 G a u s s i a n 之 父 J o h n P o p l e 课 题 组 1 9 7 3 年 在 Q C P E 上 发 布 首 个 版 本 的 程 序 G a u s s i a n 7 0 至 今 已 有 五 十 年 ， G a u s s i a n 也 从 一 个 简 单 的 量 子 化 学 能 量 计 算 社 群 共 享 软 件 ， 发 展 成 为 今 天 集 动 力 学 、 热 力 学 、 谱 学 等 领 域 量 子 化 学 计 算 为 一 体 的 全 能 商 业 化 计 算 化 学 软 件 。 
 回 顾 量 子 化 学 诞 生 以 来 的 这 一 个 世 纪 ， 梳 理 G a u s s i a n 程 序 迭 代 进 化 的 五 十 年 历 史 ， 我 们 亦 能 从 中 窥 见 量 子 化 学 计 算 方 法 的 变 革 创 新 之 路 。 
 发 展 简 史     谈 及 早 期 量 子 化 学 计 算 程 序 ， 便 不 得 不 提 前 互 联 网 时 代 促 进 理 论 和 计 算 化 学 发 展 的 量 子 化 学 程 序 交 流 项 目 （ Q u a n t u m C h e m i s t r y P r o g r a m E x c h a n g e , Q C P E ） 。 
 Q C P E 是 一 项 活 跃 于 二 十 世 纪 六 十 年 代 至 世 纪 末 的 量 子 化 学 程 序 源 代 码 分 发 项 目 ， 为 全 世 界 的 科 学 家 提 供 量 子 化 学 程 序 源 代 码 发 表 与 信 息 交 流 服 务 ， 它 因 为 低 廉 的 订 阅 成 本 收 到 广 泛 欢 迎 ， 在 二 十 世 纪 九 十 年 代 互 联 网 诞 生 之 前 起 到 了 打 破 量 子 化 学 程 序 交 流 壁 垒 的 重 要 作 用 。 
 [ 1 ] 1 9 7 3 年 J o h n P o p l e 课 题 组 发 布 的 首 个 正 式 版 分 子 轨 道 从 头 算 法 计 算 程 序 G a u s s i a n 7 0 便 由 Q C P E 在 计 算 化 学 社 群 中 广 泛 传 播 。 
 G a u s s i a n 7 0 程 序 主 要 能 够 计 算 含 有 s 、 p 弥 散 函 数 基 组 的 H a r t r e e F o c k 能 量 与 偶 极 矩 ， 此 版 本 一 个 典 型 的 算 例 是 乙 烯 基 环 丁 烷 的 H F / S T O 3 G 能 量 。 
 [ 2 ] G a u s s i a n 7 0 程 序 由 F o r t r a n I V 语 言 编 写 ， 能 够 在 I B M 3 6 0 / 3 7 0 平 台 下 运 行 。 
 这 个 时 代 的 主 流 计 算 机 是 卡 带 式 的 ， 拷 贝 一 份 G a u s s i a n 7 0 程 序 需 要 使 用 大 约 2 5 0 0 0 张 电 脑 卡 ， 与 今 天 方 便 快 捷 的 互 联 网 相 比 ， 可 见 其 传 播 之 艰 辛 。 
 [ 1 ] [ 3 ] [ 4 ]     从 G a u s s i a n 7 0 到 G a u s s i a n 8 6 的 五 个 程 序 版 本 版 权 都 由 卡 内 基 梅 隆 大 学 所 有 ， 通 过 Q C P E 项 目 分 发 。 
 G a u s s i a n 7 6 主 要 引 入 了 含 有 d 弥 散 函 数 基 组 ， 能 够 计 算 例 如 H F / 6 3 1 G * 方 法 的 分 子 能 量 。 
 [ 2 ] [ 5 ] G a u s s i a n 8 0 主 要 引 入 了 H a r t r e e F o c k 结 构 优 化 功 能 和 M ø l l e r P l e s s e t 微 扰 理 论 的 二 级 近 似 相 关 能 计 算 ， 这 个 版 本 下 能 够 实 现 的 一 个 典 型 算 例 是 对 环 庚 三 烯 的 H F / S T O 3 G O p t 结 构 优 化 和 M P 2 / 4 3 1 G S P 相 关 能 计 算 ， 以 得 到 环 庚 三 烯 船 式 与 平 面 构 象 之 间 的 互 变 能 约 为 6 k c a l / m o l 。 
 [ 2 ] [ 6 ] G a u s s i a n 8 2 进 一 步 引 入 了 H a r t r e e F o c k 频 率 计 算 、 M P 2 结 构 优 化 和 M P 4 相 关 能 计 算 等 功 能 ， 使 用 此 版 本 程 序 能 够 完 成 的 一 个 典 型 算 例 是 对 三 氧 化 碳 异 构 体 进 行 基 于 M P 2 / 6 3 1 G * O p t 方 法 的 结 构 优 化 分 析 。 
 [ 2 ] [ 7 ]     今 天 的 G a u s s i a n 主 席 M i k e F r i s c h 正 是 在 G a u s s i a n 8 2 的 研 发 时 期 加 入 P o p l e 课 题 组 攻 读 博 士 学 位 ， 他 加 入 团 队 后 为 程 序 开 发 完 成 了 许 多 重 要 工 作 ， 诸 如 H F 和 M P 2 的 梯 度 计 算 与 几 何 优 化 都 是 由 他 完 成 ， 受 后 人 广 泛 使 用 的 6 3 1 g * ， 6 3 1 + g * 等 基 组 也 是 由 他 定 义 引 入 。 
 M i k e F r i s c h 的 出 众 能 力 让 他 很 快 成 为 了 G a u s s i a n 程 序 开 发 的 领 导 者 ， 他 在 伯 克 利 博 后 工 作 期 间 也 一 直 引 领 着 程 序 的 开 发 ， 完 成 了 许 多 算 法 上 的 改 进 ， 有 效 提 升 了 G a u s s i a n 软 件 的 计 算 效 率 ， 还 说 服 P o p l e 为 程 序 引 入 了 B e r n y S c h l e g e l 等 人 的 几 何 构 型 和 过 渡 态 优 化 工 作 。 
 [ 8 ] 1 9 8 6 年 G a u s s i a n 8 6 发 布 时 ， G a u s s i a n 软 件 已 经 从 一 个 简 单 的 量 子 化 学 能 量 计 算 软 件 发 展 到 能 够 计 算 分 子 红 外 及 拉 曼 振 动 强 度 、 化 学 反 应 动 力 学 过 渡 态 、 分 子 极 化 率 和 超 极 化 率 等 诸 多 方 面 ， 引 入 了 L T S T S 初 始 猜 和 一 些 半 经 验 算 法 。 
 此 版 本 下 的 一 个 典 型 算 例 是 S i 1 1 分 子 簇 的 M P 4 ( S D Q ) / L A N L 2 D Z O p t 结 构 优 化 。 
 [ 2 ] [ 9 ]     G a u s s i a n 8 6 发 布 前 后 正 值 理 论 化 学 界 的 一 次 成 果 大 爆 发 ， 多 组 态 自 洽 场 多 参 考 方 法 问 世 [ 1 0 ] 、 耦 合 簇 方 法 近 似 算 法 涌 现 [ 1 1 ] [ 1 2 ] [ 1 3 ] ， 组 态 相 互 作 用 方 法 找 到 高 度 矢 量 化 算 法 的 突 破 [ 1 4 ] ， 等 等 。 
 M a r t i n H e a d G o r d o n 在 此 时 加 入 P o p l e 课 题 组 ， 主 要 开 发 了 电 子 积 分 的 H G P P r i s m 算 法 和 Q C I S D 方 法 并 完 成 了 波 函 数 稳 定 性 判 定 等 重 要 工 作 ， 成 为 G a u s s i a n 开 发 的 中 流 砥 柱 。 
 M i k e F r i s c h 也 根 据 这 些 研 究 成 果 与 M a r t i n H e a d G o r d o n 一 起 将 这 些 内 容 编 进 G a u s s i a n ， 并 优 化 了 软 件 中 的 S C F 模 块 。 
 在 这 个 时 间 节 点 上 ， M i k e F r i s c h 向 P o p l e 提 议 将 G a u s s i a n 商 业 化 运 作 取 代 原 来 的 免 费 模 式 以 便 为 团 队 带 来 更 好 的 支 持 ， 于 是 在 1 9 8 7 年 ， G a u s s i a n I n c . 成 立 了 。 
 后 续 完 整 内 容 （ 此 照 片 版 权 所 有 ， 禁 止 转 载 ） 一 类 分 析 同 种 化 合 物 不 同 构 象 的 光 谱 方 法 本 站 版 权 所 有 ， 全 文 首 发 于 博 客                     在 研 究 分 子 内 某 些 基 团 的 性 质 时 ， 可 能 需 要 对 一 种 物 质 不 同 构 象 的 同 一 基 团 位 置 进 行 分 析 ， 而 常 规 的 分 析 手 段 无 法 实 现 这 一 目 的 。 
 本 文 参 考 A l o k e D a s 课 题 组 对 甲 酸 苯 酯 中 n → π * 相 互 作 用 直 接 光 谱 证 据 的 研 究 ， 对 其 使 用 到 的 三 种 新 型 光 谱 手 段 进 行 原 理 解 释 与 总 结 。 
     这 三 种 光 谱 手 段 分 别 为 ： O n e c o l o r r e s o n a n t 2 p h o t o n i o n i z a t i o n ( 1 C R 2 P I ) s p e c t r o s c o p y 单 色 共 振 双 光 子 电 离 光 谱 U V U V h o l e b u r n i n g s p e c t r o s c o p y 紫 外 烧 孔 光 谱 R e s o n a n t i o n d i p i n f r a r e d ( R I D I R ) s p e c t r o s c o p y 共 振 离 子 陷 红 外 光 谱 （ 暂 未 查 询 到 审 定 译 名 ， 作 者 暂 定 ）     三 种 光 谱 方 法 的 原 理 是 相 近 且 层 次 递 进 的 。 
 首 先 是 单 色 共 振 双 光 子 电 离 光 谱 ， 它 使 用 紫 外 激 光 器 对 气 态 分 子 束 进 行 共 振 增 强 的 双 光 子 电 离 ， 利 用 飞 行 时 间 质 量 分 析 器 对 电 离 分 子 信 号 进 行 探 测 ， 从 而 得 到 能 够 表 征 分 子 精 细 振 动 的 紫 外 光 谱 图 。 
 下 面 以 A l o k e D a s 课 题 组 实 验 中 对 甲 酸 苯 酯 的 研 究 为 例 。 
 单 色 共 振 双 光 子 电 离 光 谱     在 6 0 摄 氏 度 下 加 热 气 相 色 谱 纯 原 料 产 生 的 甲 酸 苯 酯 蒸 汽 与 氦 氖 气 体 载 体 混 合 后 ， 通 过 脉 冲 喷 嘴 扩 散 到 高 真 空 室 中 冷 却 形 成 甲 酸 苯 酯 分 子 束 。 
 随 后 分 子 束 经 过 由 两 个 谐 波 输 出 的 可 调 谐 紫 外 脉 冲 激 光 器 照 射 发 生 单 色 共 振 双 光 子 电 离 ， 产 生 分 子 离 子 。 
     一 般 光 电 效 应 过 程 中 是 由 一 个 能 量 足 够 大 的 光 子 使 电 子 被 电 离 。 
 而 这 里 的 双 光 子 电 离 之 所 以 能 发 生 是 由 于 同 时 吸 收 了 双 光 子 ， 从 而 发 生 共 振 增 强 效 应 才 能 被 电 离 。 
 两 个 紫 外 脉 冲 激 光 器 产 生 两 个 波 长 相 同 的 光 子 同 时 作 用 在 分 子 上 ， 当 紫 外 激 光 器 波 长 扫 描 到 与 分 子 某 种 振 动 模 式 能 级 差 相 匹 配 时 ， 分 子 电 子 就 会 被 第 一 个 光 子 由 基 态 激 发 到 第 一 激 发 态 上 ， 并 马 上 被 另 外 一 个 同 时 到 达 相 同 波 长 的 光 子 共 振 电 离 。 
 这 里 选 用 双 光 子 电 离 的 原 因 是 当 跃 迁 到 第 一 激 发 态 中 不 同 振 动 模 式 对 应 的 不 同 振 动 能 级 时 ， 可 以 体 现 出 不 同 振 动 模 式 各 自 对 应 的 峰 。 
     这 里 使 用 的 检 测 器 是 飞 行 时 间 质 量 分 析 器 ， 得 到 的 一 系 列 与 分 子 振 动 模 式 能 级 对 应 的 信 号 ， 经 过 数 字 转 化 处 理 后 呈 现 在 以 波 数 为 横 坐 标 、 离 子 强 度 为 纵 坐 标 的 紫 外 光 谱 图 中 。 
     由 于 甲 酸 苯 酯 存 在 顺 式 和 反 式 两 种 构 象 ， 所 以 在 这 幅 紫 外 光 谱 图 中 同 时 包 含 了 两 种 构 象 所 具 备 的 振 动 特 征 ， 因 此 我 们 就 需 要 用 到 下 一 种 方 法 — — 紫 外 烧 孔 光 谱 ， 对 着 两 种 构 象 的 特 征 信 号 进 行 拆 分 。 
 后 续 完 整 内 容 联 系 方 式 & n b s p & n b s p | & n b s p & n b s p 隐 私 政 策 & n b s p & n b s p | & n b s p & n b s p 本 站 声 明 浙 I C P 备 2 0 2 1 0 0 4 4 2 3 号 1 所 有 权 利 保 留 ， 除 转 载 外 ， 本 站 版 权 所 有 C o p y r i g h t © 2 0 1 6 b y z e l y o . c n A l l R i g h t s R e s e r v e d

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