Gaussian中采用不同DFT基组和泛函耗时和激发能量对比

Novice

本人属于“业余计算爱好者”，看了Sob关于计算中基组和泛函选择的不少文章（http://sobereva.com/265；http://sobereva.com/272；http://sobereva.com/336），但是每次计算仍纠结到底用哪种方法好，担心用的计算级别低了精度不够，高了又太浪费时间，因此自己采用Gaussian16A 考察了一个比较简单的DMABN分子采用不同基组和泛函的耗时和能量差别，并在此分享以供大家参考：

%nprocshared=8 mem=12GB  #  opt M062X
基组	耗时	其它
6-31g*	0m56.253s	185 basis functions,   348 primitive gaussians,   185 cartesian basis functions
6-31g**	1m4.286s	204 basis functions,   345 primitive gaussians,   215 cartesian basis functions
def2svp	1m12.164s	258 basis functions,   432 primitive gaussians,   269 cartesian basis functions
6-311g**	1m25.658s	258 basis functions,   432 primitive gaussians,   269 cartesian basis functions
deftzvp	2m6.960s	269 basis functions,   465 primitive gaussians,   280 cartesian basis functions
def2tzvp	7m29.035s	401 basis functions,   641 primitive gaussians,   456 cartesian basis functions
%nprocshared=8  mem=12GB #  M062X td(50-50,nstates=6)
基组	耗时	T1/eV	S1/eV	△Est/eV
6-31g**	6m16.374s	3.4745	4.8898	1.4153
6-311g**	8m35.070s	3.4167	4.7675	1.3508
def2svp	6m21.967s	3.4366	4.8145	1.3779
deftzvp	10m11.705s	3.4271	4.7267	1.2996
def2tzvp	26m19.897s	3.4073	4.6848	1.2775
wB97XD/6-311g**	4m28.840s	3.1145	4.7057	1.5912
B3lyp/6-31g**	2m9.495s	3.1575	4.5607	1.4032
B3lyp/6-311g**	3m37.404s	3.1402	4.4434	1.3032
B3lyp/def2tzvp	15m10.840s	3.1145	4.3754	1.2609

注：除wB97XD以外，所有泛函均加了DFT-D3色散校正（http://sobereva.com/413）；TD计算时为了保证结果的对比，采用相同的构型进行的计算。

总结：
1. 结构优化时在初始构型下采用不同的基组的优化过程均只进行了四轮就收敛了，但是def(2)TZVP相比于其它耗时却高了2（7）倍，结合sob社长博文说的优化并不建议采用大基组，所以如果计算资源丰富，采用6-311g**就非常好了，不建议使用def(2)TZVP.
2. wB97XD/6-311g**在做TD时S1能量非常接近M062X/def2TZVP，且耗时远比其低很多（耗时接近于B3lyp/6-311g**，好像和Sob社长博文中的有所差别？），但是其T1激发能却很低，因此使得△Est较大。因此，只考察单线态能级的情况下，wB97XD/6-311g**是不错的选择。
3. B3lyp/6-311g**相比于wB97XD和M062X虽然低估了约0.3 eV激发能，单其在此体系下△Est计算耗时和精度性价比最高。甚至出于能量大小的角度和计算速度的角度考虑， B3lyp/6-31g**也不赖，难怪b3lyp历时这么多年仍然是常用的泛函。
4. 分析结果时发现在做TD（50-50）时采用M062X泛函，基组使用def(2)TZVP这两个时，其S1和相比于其它结果从Excited State 4变为了Excited State 3，也就是T3和S1能量发生了对换（不知为何？）。