Gaussian 16 Quick Start 가이드

Input
Gaussian input은 fixed-width글꼴로 되어있고, 아래와 같은 명령어로 시작할 수 있다.

example : # RHF/STO-3G Opt SCF=Direct Test

Gaussian input에 대한 일반적인 syntax는 fixed-width 글꼴로 설정되고, 텍스트부터 시작한다.
Syntax에서 literal keyword는 fixed-width 글꼴로 나타나며, 대체가능한 매개변수(적절한 값을 대입해야 하는 항복)은 기울임꼴로 set되어진다.

example : # method/basis_set [Test]

옵션항은 사각형 박스 안에 나타나진다.(옵션이 포함될 때 스스로 입력되지 않은 애들)
RHF와 같은 Gaussian input keyword는 일반 글씨로 나타나고, 굵은 글꼴의 sans-serif 글꼴으로 설정된다.
keywords로 언급되는 basis set이름은 굵은 글꼴 sans-serif type으로 설정된다.
일반적인 방법으로 사용되는 basis set은 기본 글꼴로 나타난다.

command :

몇가지 UNIX와 VMS의 command 예시는 텍스트(텍스트 앞에 나오는 Gaussian Quick Start section에 있는 것)로 나타난다. 이런 command는 일반 텍스트에서 시작되며, fixed-width 글꼴로 설정된다.(단, 텍스트 주위에 상자는 없음) 사용자가 입력해야하는 command는 굵은 fixed-width 글꼴로 나타나고, 컴퓨터 prompt와 메시지는 일반 fixed-width 글꼴로 나타난다.

command : % grep "SCI' DOO" tutOOO.log
SCF DONE: E(RHF) -74.9607165382

UNIX와 VMS command와 파일 또는 path 이름이 일반 텍스트 내에 나오면 각각 굵은 글꼴과 일반 sans-serif 글꼴로 나타난다.

Gaussian94W(Window용 Gaussian) 메뉴 옵션과 디스플레이 라벨들은 굵은 글씨의 sans-serif 글꼴로 설정되고, 일반적인 Window의 규칙을 따른다.

Italic 글꼴은 특수한 용어가 처음 나올떄 사용된다.(ex. Basis set) Italic 글꼴로 표시된 용어는 바로 설명될 것이다. 중요한 메모는 적절한 타이밍에 바로 설명될것이고, 그들은 빨간 상자에 포함될 것이다.
command :

 

Running
Window버전과 그 외(LINUX, supercomputer 등)로 나눠서 설명. 기능은 동일하지만, 사용자 인터페이스는 매우 다름. output은 동일함.(A Quick Tour of Gaussian Output에 나와있음)
버전간 몇가지 인터페이스 차이가 나지만, 본문은 모든 버전에서 사용이 가능한 내용이다.

세부 목차는
• Gaussian 환경 설정(일반적으로 로그인 초기화 파일에 의해 처리됨).
• Input file 준비
• Interactively or batch queue로 프로그램 실행
• Output 검사 및 해석
각 단계에 대해 차례대로 논의

Gaussian 환경 설정하기 위한 명령어
프로그램을 실행하려면 프로그램에 포함된 Gaussian 94 초기 파일 실행
이 파일은 프로그램에 필요한 UNIX의 환경 변수 or VMS의 logical names을 설정함.
일반적으로 이 파일은 사용자 user 초기 파일에서 시작할 수 있다.(i.e. .login, .profile or LOGIN.COM)
command를 수동으로 시작할 수도 있다.

아래는 Gaussian 94를 실행시키기 위한 command입니다.

UNIX: C Shell
% setenv g94root directory
% source $g94root/g94/bad/g94.1ogin

UNIX: Bourne Shell
$ g94root=directory; export g94root
$ . $g94root/g94/bad/g94.profile

VMS
$ @disk: [G94.VMS.EDT]G94Login.Com

UNIX 사용자는 system에서 Gaussian 94 tree의 위치를 정해야 한다. VMS 사용자는 [G9A] directory의 disk location을 정해야 한다.
User initialization file에 이러한 command를 넣지 않은 경우 이번 단계에서 추가할 수 있습니다.
VMS 사용자는 working set를 최대값으로 설정하는 것을 LOGIN.COM 파일에 넣을 수 있습니다.

$ Set Work/NoAdjust/Quota-65536/Limit-65536

다음 내용은 예시로 물의 에너지 계산을 위한 Gaussian input file을 준비하겠습니다.

아무 text 편집기를 시작하고, 다음 내용을 새 파일에 입력하십시오.

UNIX
#T RHF/6-31G(d) Test

VMS
$ RunGauss
#T RHF/6-31G(d) Test

VMS 사용자는 Gaussian 실행 command를 입력하여 input file을 시작해야 한다. 프로그램에 대한 input은 다음과 같다. UNIX 사용자는 그들의 input file을 Gaussian 94 command의 표준 input으로 redirect 해야합니다.

#로 시작하는 줄은 이 작업의 route section입니다. route section의 첫 번째 줄은 항상 맨 앞에 pound 표시로 시작한다.(UNIX에서는 comment mark가 아닙니다. #T는 프로그램의 간단한(필수결과만) output을 요청하고, #를 사용하면 일반의 Gaussian output을 요청하며, #P는 매우 자세한 output을 요청한다.

route section은 이 계산에서 사용하고자 하는 과정과 basis set을 명시한다.

 

이 예제에서는 RHF를 사용하고, basis set으로는 6-31G(d)를 사용할 예정이다.

모든 route section은 과정과 basis set의 keyword를 포함해야 한다. 계산 타입 및 추가 옵션에 대한 keyword는 추후에 설명될 것이다.
본 설명에서는 “Test“라는 단 한 개의 keyword를 추가하였다. 이는 이것이 테스트 계산이며, 이 계산의 결과가 Gaussian archive에 포함이 되지 않도록 한다.
그 다음 빈 줄을 파일에 넣고, 다음 게산에 대한 한줄 설명을 입력합니다.
그러면 당신의 파일은 다음과 같이 보일 것입니다.

#T RHF/6-31Gldl Test
My first Gaussian job: water single point energy

새로운 줄은 작업의 제목을 형성하며, 작업 output 및 archive의 계산에 대한 설명을 제공한다. 사실상 사용하지 않는 기능이다.

그 다음 빈 줄을 파일에 넣고, 이 네 줄을 넣는다.

0 1
O -0.464 0.177 0.0
H -0.464 1.137 0.0
H 0.441 –0.143 0.0

이 정보는 molecular specification section이고, 위 예시는 물이다. 첫줄은 두 개의 정수로서, 분자에 대한 전하와 스핀다중성을 입력하는 것이다. 예시의 경우 물 분자는 중성이고(전하 0), 스핀다중성은 1을 가진다. 스핀다중성은 chapter 2에 자세히 나오며, 분자 specification은 Appendix B에 나온다.
나머지 세 줄은 원자의 종류 및 분자의 각 원자에 대한 데카르트 좌표이다.(angstrom 단위, x,y,z)

그 다음 빈 줄을 파일에 넣고, 파일을 끝낸다.
여기까지 따라오면 예시 파일은 위와같을 것이다.

VMS사용자는 RunGauss command를 파일의 버전에서 이 input앞에서 얻을 수 있다.

파일의 이름을 H2O.com으로 저장하고, 에디터에서 나온다.
우리가 어떤 종류의 계산을 할지 정하지 않았다는 것을 명심하세요. Gaussian의 기본 설정은 에너지 계산이고, 예제에서 원하는 것은 에너지를 계산하는 것입니다. 이제 계산을 실행할 준비가 완료되었습니다.

적절한 command로 Gaussian 시작하기

UNIX
% g94 <h2o.com >& h2o.log C shell
$ g94 <h2o.com 2>&1 >h2o.log Bourne shell

VMS
$ @H2O.Com/Output=H2O.Log

이 작업은 매우 빨리 완료될 것입니다. 아래와 같은 command를 사용하면 백그라운드에서 작업할 수 있습니다.

UNIX
% g94 <h2o.com >& h20.log & C shell
$ g94 <h20.com 2>&1 >h2o.1og & Bourne shell

VMS
$ Spawn/NoWait/Notify/In=H2O.Com/Out=H2O.Log

작업의 output은 h2o.log 파일로 저장됩니다. Output에 대해서는 나중에 자세히 알아볼것입니다. 지금은 검토만 할것입니다.

terminal screen에 log file의 내용을 표시하는 방법
위 내용이 정확히 입력된다면, 작업이 제대로 완료되었는지 확인해야한다. 아래와 같은 문장은 파일의 끝 또는 근처에 뜰 것이다.

Normal termination of Gaussian 94.

사용된 자료에 대한 통계도 포함되어있다.
다음으로는 우리의 계산에 대한 결과를 확인할 것이다. (계의 에너지)

Output 파일에서 “SCF Done”이라는 글자를 찾으십시오
적절한 검색프로그램을 사용하면, 다음과 같은 줄을 찾을 수 있을 것입니다.

SCF Done: E(RHF) = -76.0098706218 A.U. after 6 cycles

이것은 Hatre-Fock level에서 계산된 계의 에너지를 나타내고, -76.00987 hatrees정도이다.

그래픽 프로그램에서 구조를 변환하기
분자구조 specification은 손으로 입력될 수도 있지만, 그래픽 프로그램에서 입력될 수 도 있습니다. 우리는 예시로 Brookhaven Protein Data Bank(PDB)에서 가져온 물 분자구조를 변환할 것입니다. 빠른 subdirectory에 있는 water.pdb 파일에는 물의 PDB 형식의 구조가 포함되어있습니다.

다음의 NewZMat command를 실행하십시오.

UNIX
% newzmat -ipdb $g94root/g94/tutor/quick/water.pdb water.com
VMS
$ NewZMat -IPDB disk: [G94.Tutor.Quick]Water.PDB []water.Com

이 command는 새로운 Gaussian input 파일을 만들것입니다. NewZMat은 전하 및 다중성을 입력하라는 메시지를 표시할 수 있고, 제공된 기본값을 사용한다고 하십시오.

새로운 input파일을 수정하십시오.
NewZMat은 기본적으로 6-31G(d) basis set을 사용하여 Hartree-Fock 계산을 설정합니다. 생성된 파일의 분자주고의 specification은 데카르트 좌표가 아닌 Z 매트리스 형식이다. 이제 이 파일을 수정하여 원하는 실행 프로세스, basis set과 run type을 설정할 수 있습니다. 예시 파일은 위에서 물분자를 계산한 것과 동일한 작업이기 때문에 추가적으로 실행하지 않을 것입니다.

Batch 프로세스
물에 대한 계산을 interactively하게 실행했지만, Batch 시설을 사용할 수 있는 다중 사용자가 있는 시스템에서는 Gaussian 작업에 대해 Batch식으로 처리하는 것을 권장합니다. 슈퍼컴퓨터 센터와 같은 일부 시스템에서는 batch processing만 허용되기에 이에 관해 알아보겠습니다. VMS 사용자는 Submit command를 사용하여 water.com을 batch로 처리할 수 있습니다. NQS batch 기능을 지원하는 UNIX에서는 Gaussian94에서 지원하는 subg94 command로 사용할 수 있습니다. 아래는 예시입니다.

% subg94 queue-name h2o.com

여기서 queue-name은 원하는 batch 대기열의 이름입니다. 작업의 output은 자동적으로 water.log 파일로 이동합니다. UNIX에서는 Gaussian 작업은 백그라운드에서 낮은 우선순위로 할당하여 돌릴 수 있습니다.

% nice g94 <h20.com >h20.1og &

이것으로 UNIX 및 VMS의 튜토리얼을 마칩니다. 윈도우 버전은 저희 연구실에서 따로 사용을 안할 것 같기에 생략하겠습니다.

Output 해석
이 섹션에서는 Editor를 사용하여 물 단일 지점의 에너지 결과를 보다 자세히 조사하겠습니다. UNIX와 VMS 사용자는 editor를 사용하여 h2o.log 파일을 열어야 합니다. Gaussian 94W 사용자는 아무 editor을 사용하여 파일을 열거나 수정, 메인 프로그램창에서 편집section을 시작 할 수 있습니다.
이제 Output의 주요 기능을 살펴보겠습니다.
시스템의 output이 약간은 다를 수 있지만, 해당 section에 대한 내용은 comment하여 설명하겠습니다. 모든 값은 소수점 다섯자리 이후에만 차이를 보여야 합니다.