给def2以ma-方式加弥散函数的Gaussian格式的基组定义文件（含所有def2支持的元素）

sobereva

给def2以ma-方式加弥散函数的Gaussian格式的基组定义文件（含所有def2支持的元素）

Basis set definition file in Gaussian format that adds diffuse functions to def2 series in the way of "ma-" (including all elements supported by def2)

文/Sobereva@北京科音

First release: 2019-Aug-28   Last update: 2019-Oct-11

def2系列基组非常流行，在笔者的很多博文里都提到、用到，但遗憾的是没有官方标配的带弥散函数的版本。之前笔者写过一篇文章《给ahlrichs的def2系列基组加弥散的方法》（http://sobereva.com/340）介绍了几种给def2加弥散函数的方法，其中一个是以ma-方式加弥散函数，诸如def2-TZVP以ma-方式加弥散后叫ma-TZVP。在Truhlar课题组的基组网站http://comp.chem.umn.edu/basissets/basis.cgi上直接提供了这些ma-基组的定义，但关键缺点是元素不全。原本def2系列是对于除了锕系以及最后一个周期外所有元素都有定义，但那个网站上提供的ma-TZVP.gbs基组文件里甚至连常用的碘都没有，因此用的时候还得自己去基于def2的定义和ma-规则手写，比较麻烦，初学者还容易搞错。而且每当有人问怎么去手动改，如果对方没基组常识，解释起来可费劲了。

为了解决上述问题，笔者写了个程序，直接基于BSE上的def2系列基组支持的所有元素的定义文件，自动批量按照ma-方式添加弥散函数。这些文件可以在这里下载：http://sobereva.com/attach/509/file.zip。此文件包里比如ma-QZVPP.txt就是def2-QZVPP所有元素按ma-方式加上弥散函数的版本。里面还有个文件def2-ECP.txt，这是所有def2基组共用的赝势文件，因为def2系列对第五周期开始的元素是赝势基组。

基于这个文件包里的文件，用Gaussian使用ma-系列基组可省事了。只要把文件先放到某个目录，要用的时候用@来include即可。

下面是一个Windows下计算的例子，用B3LYP-D3(BJ)/ma-TZVP计算水-氟代甲烷的单点。计算前先把ma-TZVP.txt放到C:\下。@代表把后面的文件计算Gaussian之前会被自动展开。
#p B3LYP/gen em=gd3BJ int=fine
[空行]
test
[空行]
0 1
O                  2.21137200   -0.00419200   -0.00194900
H                  2.78894100   -0.77058600    0.00034800
H                  2.79813100    0.75514700   -0.00127500
C                 -0.65861500    0.01454700    0.00490000
H                 -0.29784800   -0.58761200    0.83720700
H                 -0.28960200   -0.38738100   -0.93713900
H                 -0.32683900    1.04530400    0.12361900
F                 -2.04578600   -0.01206800   -0.00406300
[空行]
@C:\ma-TZVP.txt

由于ma-TZVP.txt里所有元素前头都有个负号，因此只有当前体系里存在的元素才会自动取.txt里的基组定义，而.txt里定义的其它元素不影响当前计算。

再看另一个例子，BP86计算顺铂，对所有元素用ma-SVP，对Pt还加了赝势，因为def2系列对Pt是赝势基组。计算前先把ma-SVP.txt和def2-ECP.txt放到C:\下。
#P BP86/genecp int=fine
[空行]
b3lyp/def2TZVP opted
[空行]
0 1
Pt                 0.00000000    0.00000000    0.18195700
Cl                 0.00000000    1.70827400   -1.36819100
Cl                 0.00000000   -1.70827400   -1.36819100
N                  0.00000000    1.59755500    1.56108400
H                 -0.82596600    1.64390200    2.14978600
H                  0.00000000    2.40772900    0.93575300
H                  0.82596600    1.64390200    2.14978600
N                  0.00000000   -1.59755500    1.56108400
H                 -0.82596600   -1.64390200    2.14978600
H                  0.00000000   -2.40772900    0.93575300
H                  0.82596600   -1.64390200    2.14978600
[空行]
@C:\ma-SVP.txt
[空行]
@C:\def2-ECP.txt

上例中C:\ma-SVP.txt对体系涉及的所有元素都定义了基组，对Pt而言相当于赝势基组。C:\def2-ECP.txt是def2系列支持的从第五周期开始的所有元素的赝势定义，其中自然也包括对Pt的定义。此文件里也是各个元素前头都有负号，因此定义的元素在当前体系中没出现也不会报错。

在Linux下也可以用引用的方式用，下面还是顺铂的例子。这里/N避免Linux下运行时自动把文件里的内容完整输出一遍。两个文件之间这回没有了空行，因为如果有的话，会导致Pt的赝势信息没法被载入。
[同上...一直到坐标]
[空行]
@/sob/ma-SVP.txt/N
@/sob/def2-ECP.txt/N
[空行]
[空行]

当然了，自己手动把.txt文件里的涉及到的元素的基组、赝势定义拷出来，按照常规的genecp的格式去定义基组和赝势也可以正常使用这些ma-基组，但显然不如靠@来引用基组/赝势文件省事。如果在看上文时感到有不解之处，参看《详解Gaussian中混合基组、自定义基组和赝势基组的输入》（http://sobereva.com/60）。


文件包里还有个ma-TZVP(-f).txt，是对def2-TZVP(-f)以ma-方式加弥散函数的版本。def2-TZVP(-f)比def2-TZVP便宜得多，差异在于前者把后者的f极化函数去掉了（对镧系元素笔者保留了f函数，因为f函数对于La系并非是极化函数，而g极化函数被去掉了）。ma-TZVP(-f)比6-311+G(2d,p)略大一丁点，由于def2系列基组很适合代替Pople系列基组，因此强烈鼓励将之代替6-311+G(2d,p)使用。顺带一提，由于def2-TZVP(-f)比def-TZVP更大（比如对于碳，前者有两层d极化而后者只有一层），因此ma-TZVP比起将def-TZVP用ma-方式加弥散函数的版本更贵一些。

最后，给出笔者构建上面那些ma-的基组定义的程序ma-diffuse：http://sobereva.com/soft/ma-diffuse.rar。里面是Windows版可执行文件，Def2-SVP.gbs是原始的def2-SVP的定义文件，可以作为ma-diffuse的输入文件。此程序运行时可以由用户设定最小的s和p指数要除的因子，如果设成3，对应的就是以标准的ma-方式加弥散函数的情况。新产生的基组会输出到当前目录下的new.txt。

PS：笔者之前还有另一个给原有基组加弥散函数的工具，见《给基组以even-tempered方式增加弥散函数的工具adddiffuse》（http://sobereva.com/347）。

wuzhiyi

据说好像高斯的def2系列稍稍和EMSL的def2有所不同？请问这里有影响吗？

sobereva

wuzhiyi 发表于 2019-9-5 04:50
据说好像高斯的def2系列稍稍和EMSL的def2有所不同？请问这里有影响吗？

我印象中没有不同
（说来，倒是以前偶然发现EMSL上好像是某个def2对某个元素的定义是错的，不知道现在改过来没有。不放心的话就用gfinput打印出来对照一下。）

枫沨

请问老师如果是想要计算原子波函数得到.wfn文件,就在上面的计算行中加入out=wfn后，仍然想用ma-的方法计算。在末尾是下面这样的格式吗比如溴原子：
【略】
【坐标】
【空行】
Br.wfn
【空行】
@\ma-TZVP.txt
【空行】
【空行】
我这样写的话总是提示Unrecognized atomic symbolBr.wfn这样的错误

sobereva

枫沨 发表于 2019-9-12 12:58
请问老师如果是想要计算原子波函数得到.wfn文件,就在上面的计算行中加入out=wfn后，仍然想用ma-的方法计算 ...

文件名写到引用基组的后头去

枫沨

sobereva 发表于 2019-9-12 22:30
文件名写到引用基组的后头去

非常感谢社长！
用以下类型格式已解决此问题（linux下）
【略】
【坐标】
【空行】
@/ma-TZVP/N
Br.wfn
【空行】
【空行】

sobereva

对文章和文中的基组文件进行了更新。
原先笔者提供的ma-系列基组对于镧系只有La有定义，现在把其它镧系元素也都补充上了。
同时新增了ma-TZVP(-f)，非常推荐代替6-311+G(2d,p)使用，适合用于大体系弱相互作用能计算、阴离子体系几何优化等目的（这些情况对基组质量要求不是特别高，不需要f极化函数）

captain

请问大神
测试了一下顺铂的例子，把ma-SVP.txt和def2-ECP.txt合并成一个文件，中间连接处加一个空行，发现也能正常运行。
这样应该也没有问题吧？

sobereva

captain 发表于 2020-1-4 23:00
请问大神
测试了一下顺铂的例子，把ma-SVP.txt和def2-ECP.txt合并成一个文件，中间连接处加一个空行，发现 ...

没问题
引入多少个文件都无所谓，只要被引入的文件都展开之后满足输入文件的格式即可

captain

sobereva 发表于 2020-1-5 01:05
没问题
引入多少个文件都无所谓，只要被引入的文件都展开之后满足输入文件的格式即可

明白了 谢大神

captain

大神 请问一个问题

顺铂的例子，关于在Linux下用引用的格式问题
测试了一下，我的理解是，
如果ma-SVP.txt文件里末尾有一个空行了（def2-ECP.txt开头没有空行），引用的时候两个文件之间就不加空行；
@/sob/ma-SVP.txt/N
@/sob/def2-ECP.txt/N

如果ma-SVP.txt文件里末尾没有空行（def2-ECP.txt开头没有空行），引用的时候两个文件之间就要加空行。
@/sob/ma-SVP.txt/N
[空行]
@/sob/def2-ECP.txt/N

也就是说，无论怎么写，保证基组和赝势之间有一个空行。也就是符合《详解Gaussian中混合基组、自定义基组和赝势基组的输入》6 使用赝势基组 里的格式。

但是我还发现一个问题，win下ma-SVP.txt本来末尾有一个空行，但是复制到虚拟机里（centos 7）显示就少了末尾的空行，此时引用的时候两个文件之间加不加空行，都可以正常读入赝势，不明白什么原因了。

sobereva

captain 发表于 2020-1-5 12:42
大神 请问一个问题

顺铂的例子，关于在Linux下用引用的格式问题

win和linux下换行符不同。为了确保不会因为换行符问题导致莫名其妙的情况，win下编辑的文本文档到了linux下应当用dos2unix转换一下

captain

sobereva 发表于 2020-1-7 18:29
win和linux下换行符不同。为了确保不会因为换行符问题导致莫名其妙的情况，win下编辑的文本文档到了linux ...

多谢大神指点！

qlyfe

老师，下载的压缩包里面还包含了一个file文件夹，文件夹里面的def2-ECP.txt和外面的def2-ECP.txt看大小是不一样的，请问应该用哪一个啊

sobereva

qlyfe 发表于 2021-9-10 16:59
老师，下载的压缩包里面还包含了一个file文件夹，文件夹里面的def2-ECP.txt和外面的def2-ECP.txt看大小是不 ...

重新传了，以当前的为准。对应里面的file文件夹里的的内容