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在前面的教學中，我們計算的物質結構其實都是在真空下，物質穩定的結構。但是，在生活中，我們常看到的反應都是在溶液內反應。因此，今天路谷兮將會教你，如何調整溶劑。 1.    創建分子團，此處以甲醇為範例。 2.    優化物質結構 這裡請注意左下角，鍵角為112.4度左右。 3.     ctrl+g，選擇solvation，這裡可以調整不同模式下的不同溶劑 左：甲醇在aniline溶劑中 中：甲醇在水溶劑中 右：甲醇在真空中 可以發現在不同環境下，甲醇的鍵角會不大相同。 若是您正在研究量子化學或是有興趣的話，歡迎繼續點閱後續的文章。 敬請不吝指教！！ 參考： 1.Gaussian官網： http://gaussian.com/ 2.成大化學系 鄭沐政老師 - 分子與材料模擬技術課程

在『 如何用Gaussian確認物質結構及作IR分析 』中，我們學會了要如何確認物質結構，並藉由這招，學會了如何計算反應生成熱，那該如何計算反應的活化能呢？ 1.     首先創立要尋找的分子，此處以乙烷自由基做範例。 2.     先將其opt，確認物質結構。 C2H5結構 3.     利用鍵角調整工具，調正化合物至趨近於假設的過度態結構，這裡需要運用到化學基本觀念去假設。 4.     ctrl+G，進入計算參數頁面。選擇TS(Berny)，且要記得計算力常數。然後等待電腦計算。 5.     過度態就計算出來啦！ 藉由相減反應物的能量即可計算出活化能了 乙烷自由基能量 過度態能量 若是您正在研究量子化學或是有興趣的話，歡迎繼續點閱後續的文章。 敬請不吝指教！！ 參考： 1.Gaussian官網： http://gaussian.com/ 2.成大化學系 鄭沐政老師 - 分子與材料模擬技術課程

在有機化學的分析中，IR、UV-Vis、NMR，以上三種分析是最常見的。目前我們來到了最後一個：UV-Vis分析。 在Gaussian中，你可以使用Zindo, CIS, TD-SCF, EOM-CCSD，以上皆是量子化學中，用來計算電子躍遷的方法，此處，我們以TD-SCF，Time dependent DFT，作範例。 1.     創建分子團，請創建UV-Vis中能夠分析的分子團。此處以乙烯作範例。 2.     優化分子團 3.     打開LOG檔，確認分子形狀無誤。 C2H4 4.     ctrl+G，Method>TD-SCF 下方statess輸入5，代表運算五個激發態。 然後按Submit，等待電腦運算。 5.     Results> Method UV-Vis圖就得到了！ 可以查看數據。 圖中，f是機率。 只有state 1，用10.8554 eV的能量激發，機率大於零，能夠被觀察到，以下都看不到。     這裡的理論應用到 Franck–Condon principle，用來描述電子躍遷的運動機制，因為螢光或磷光剛好與激發相反，是回復，所以若要觀察到，要找到電子垂直降落的能量。 若是您正在研究量子化學或是有興趣的話，歡迎繼續點閱後續的文章。 敬請不吝指教！！ 參考： 1.Gaussian官網： http://gaussian.com/ 2.成大化學系 鄭沐政老師 - 分子與材料模擬技術課程

          在化學反應中，我們學過生成物的能量扣反應物的能量，就是反應生成熱。(Product - Reactant = delta internal energy)          在Gaussian中，我們可以輕易計算生成熱。以下是教學： 此處以CO&CO2反應作為範例： CO + 1/2 O2 = CO2 1.     將CO和CO2分別作OPT，確保二者位於最穩定結構。氧氣不需要，因為氧氣生成熱為0，所以不影響計算。 打開LOG檔，確認結構無誤。 2.     找到檔案位置，然後以記事本等文書軟體打開檔案。找尋優化後，分子結構的能量。秘訣：ctrl+F，搜尋E(，不要點選Wrap around，然後Enter鍵按住，最後一個搜尋到的值就是優化下的能量。 由圖中可得，優化後， CO能量為-111.225449517 hartree CO2能量為-185.068390601 hartree 將以上二者相減就是反應熱 一個Hartree等於627.51 kcal/mol，加上習慣上kcal/mol只留小數點下一位估計值。 故，本次化學反應生成熱為-46377.2 kcal/mol 若是您正在研究量子化學或是有興趣的話，歡迎繼續點閱後續的文章。 敬請不吝指教！！ 參考： 1.Gaussian官網： http://gaussian.com/ 2.成大化學系 鄭沐政老師 - 分子與材料模擬技術課程

Gaussian能計算晶體結構，但是你必須要先有晶體結構參數才能計算。 此處，路谷兮利用ICSD的晶體結構數據做分析，ICSD全名是無機結晶結構資料庫(Inorganic Crystal Structure Database)，成功大學有購買權限，只要你是用學校IP位置讀取此網站，那就能無限自由搜索，且不會過期。但若是你們學校沒有購買權限，那你仍然可以申請一個30天的DEMO版本，以下是創立教學： 1.   ICSD創立教學：  到 ICSD官網 創立DEMO帳號 此處選擇Get Demo Account 輸入個人資料，輸入完，回到信箱 用下方的Username跟Password登入就可以囉！ 2.     ICSD操作教學： ICSD可以列很多搜尋條件，我們可以利用結晶學的知識，如Space group、元素、cell parameters等等，代入參數搜尋，在 此處我們想查詢C的同素異形體(Allotropes)，我們可以在composition中輸入C，然後在後方不同元素個數輸入1，即可搜尋到所有碳的同素異形體。 下方的Count basic search可計算符合條件的資料數量 右方會顯示數據 點擊Run Query進入數據庫 因為我們使用Demo版本，所以只會顯示graphite跟Diamond的數據，不過這樣也夠了。 可以點擊進入，看更詳細的數據 選擇Export cif，將參數儲存以利後續分析。 ICSD輸出的cif檔，可以利用Gaussian或是VESTA開啟，那你想要知道分析教學嗎？敬啟鎖定後續文章。 參考： 1.成大化學系 鄭沐政老師 - 分子與材料模擬技術課程

在有機化學的分析中，IR、UV-Vis、NMR，以上三種分析是最常見的。 在本篇文章中，路谷兮將會教你如何作NMR分析 創建分子團，為了方便探討稍後氫譜不同的需要，請創立一個sp, sp2, sp3的C皆有的分子，然後先將他OPT。 按ctrl+G進入G09運算編輯畫面。 選取NMR，要顯示Coupling，也可以在這勾選。   選好了，點submit開始計算      4.計算完成，選Results>NMR      5.NMR圖譜就出現囉！可以選取要顯示的部分！ #由目前我所學發現，似乎Gaussian不能探討J coupling的問題。此部分有待改善 若是您正在研究量子化學或是有興趣的話，歡迎繼續點閱後續的文章。 敬請不吝指教！！ 參考： 1.Gaussian官網： http://gaussian.com/ 2.成大化學系 鄭沐政老師 - 分子與材料模擬技術課程

我們都學過CO2是直鏈型分子，C以sp軌域和O形成鍵結，剩下兩對LP。 那我們要怎麼確認CO2在直鏈排列下或是水在真空下以109.5度展開時，能量是最低的呢？ 其實Gaussian具有掃描的功能。以下是路谷兮自己研究出的教學。 該如何掃描鍵角呢？ 1.    創建分子，此處以CO2為範例。 2.      此處我使用STO-3G估算，以加速計算。先將物質結構OPT，確保鍵長、鍵角是在最低能的位置。 3.     開啟log檔，確認已優化完成 4.     調整鍵角，選取鍵角調整工具 最後點OK 5.     回到GaussView視窗，選擇Redundant coordinate editor，上面有R的圖案。 6.     點擊Add，添加新的參數。然後選擇Angle，輸入指定的鍵角，Gaussian讀取鍵角方式aussian讀取鍵角方式，同數學讀取方式，即中間那位數字是中間的原子，必須要看GaussView上面的Label來輸入。 輸入要掃描幾次，每次增加幾度。然後點選OK (圖中起始角度應為160度) 6.    ctrl+G，開啟計算編輯，此處選擇Scan 5.    選擇Redundant coord. 7.     Submit完，靜待計算，之後選擇顯示log檔，就可以看到囉！ 點選左上角的綠點，可以播放動畫。 #鍵角為180度時，G09座標會有問題，所以若要算180度的能量，請先直接用OPT完的能量。 那該如何掃描鍵長與能量的關係呢？              很簡單只要改變調整鍵長，輸入指定的原子就好了！ 接下來就剩等待電腦計算囉！ 若是您正在研究量子化學或是有興趣的話，歡迎繼續點閱後續的文章。 敬請不吝指教！！ 參考： 1.Gaussian官網： http://gaussian.com/ 2.成大化學系 鄭沐政老師 - 分子與材料模擬技術課程

          在上一篇文章， 如何用Gaussian看波函數 ，我提到 注意！此分子的波函數不會是現實中分子的波函數，因為他可能結構有異，或是因為在現實中他是在水溶液環境中，(Gaussian預設為在真空中氣體分子的互動)。 其實在文章中，你也能很明顯看出COOH鍵結的不尋常角度。          那我們要怎麼優化化學分子的結構呢？ 1.     用GaussView開啟想要看的分子，chk檔，GJF檔，LOG檔皆可 2.     然後 點擊Gaussian calculation setup(快捷ctrl+G) 3.     選取Opt/Freq，即Optimization&F requency，然後點選左下角的Submit，後面參數先不用調整。 4.     等待G09計算，計算完成即可關閉G09，此時開啟chk檔 左側log檔為，優化後的結構，就是分子在氣態下實際的長相。 中間gjf檔為，原先自行繪出的結構 右側chk檔為，優化過後的結構且保留運算方法，這個才是IR分析要的！ 觀察磁碟大小，也可以明顯發現chk檔檔案較大 5.    關閉gjf檔與log檔，對著chk檔，選取Results>Vibrations 此視窗，直接點選OK即可 IR圖與頻譜分析就出來囉！ 圖中的振動頻率分析相當重要，因為G09本身計算問題，所以可能導致，即使是優化過了，仍會輸出非穩定且具有虛頻的結構，唯有頻律皆存在的才是物質穩定的結構。 那該如何調整結構至穩定態呢？請待後續文章揭曉 此處，可以點Start Animation觀看分子震動動畫。可以加速、加振福或是顯示向量。 不說啦！我先抖一波啦！ 注意！此處的數據仍會與現實產生誤差，因為溶液環境還沒調整過。 那該如何調整環境呢？請待後續文章揭曉。 若是您正在研究量子化學或是有興趣的話，歡迎繼續點閱後續的文章。 敬請不吝指教！！ 參考： 1.Gaussian官網： http://gaussian.com/ 2.成大化學系 鄭沐政老師 - 分子與材料模擬技術課程