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Die Erstellung eines Input-Files kann ziemlich mühevoll sein. Die Vorgehensweise bei der Erstellung des Input-Files (d. h. einer
Liste von
Befehlsgruppen mit Schlüsselwörtern) stammt noch aus der Zeit der Lochkarteneingabe. Das wird deutlich,
wenn man sich den Output-File anschaut. Dort wird das Einlesen des Input-File
entsprechend dokumentiert. Auf der
GAMESS-Homepage (http://www.msg.ameslab.gov/GAMESS/GAMESS.html)
findet man eine ausführliche Dokumentation zur Erstellung eines Input-Files
(setzt aber z.T. gute Vorkenntnisse voraus, manches ist nicht zu verstehen und manches funktioniert auch
nicht, hängt auch von der GAMESS-Version ab). Für die
Einarbeitung in GAMESS ist es sinnvoll, sich zuerst ein ganz einfachen
Input-File zu erstellen, damit eine Rechnung zu starten und zu schauen, was
herauskommt. Dann kann man allmählich die Komplexität der Aufgabe erhöhen. Wir
beginnen mit einem "künstlichen" System, ein
lineares H4 mit einem Elektron, d. h. H43+.
Dieses System hat den Vorteil, dass man die Ergebnisse direkt mit denen des
Hückelverfahrens für Butadien vergleichen kann.
Als Alternative kann man auch mit dem H2-Molekül
starten oder Input-Files aus einer Liste
auswählen (entweder als kommentierte Input-Files oder als reine Textfiles).
Der Text der folgenden Input-Files (H-Atom) ist zur besseren Unterscheidung von
eingefügten Erläuterungen dunkelblau dargestellt.
!
! H-Atom (Input-File: h_sto-6g)
!
Eine Zeile, die in der ersten Spalte ein Ausrufungszeichen (oder irgendein
anderes Zeichen) enthält, wird als Befehlszeile ignoriert (sie dient häufig als
Kommentarzeile).
Jede Befehlsgruppe (input group, "Lochkarte")
beginnt mit einem Leerzeichen und dem Namen der Gruppe, welchem ein $-Zeichen
vorangestellt ist und wird mit dem Befehl $END beendet. Groß-und
Kleinschreibung wird nicht unterschieden. Dazwischen stehen
Schlüsselwörter (key
words),
die die zu lösende Aufgabe spezifizieren.
Die erste Befehlszeile (die Reihenfolge ist aber beliebig) stellt die Befehlsgruppe $CONTRL
(Steuerung) dar. Sie enthält Angaben zur eigentlichen Aufgabe: SCFTYP=ROHF: eine
ROHF-Rechnung (open RHF-SCF) ist durchzuführen. MULT=2: Die Spinmultiplizität des zu
berechnenden Systems beträgt 2 (Dublettzustände). RUNTYP=ENERGY: Die Energie
des Systems bei der vorgegeben Molekülgeometrie ist zu berechnen (single-point
calculation); da es sich bei unserem ersten Beispiel um ein Atom handelt, ist
diese Aussage entsprechend zu verstehen. Man hätte dieses Schüsselwort auch
weglassen können, da RUNTYP=ENERGY die Standard-Einstellung (default) ist.
COORD=CART: das Koordinatensystem der Geometrieeingabe sind
kartesische
Koordinaten (x, y, z). Häufig werden interne Koordinaten verwendet: Z-Matrix.
--$CONTRL EXETYP=CHECK $END
Diese Zeile stellt eine andere $CONTRL-Befehlsgruppe dar, die aber durch die vorangestellten Bindestriche unwirksam ("auskommentiert")gemacht wurde. Sie soll dem Nutzer im Input-File nur anzeigen, dass man gegebenenfalls auch das Schlüsselwort EXETYP=CHECK verwenden könnte. Mit diesem Schlüsselwort kann man den Input-File überprüfen lassen. Man braucht dann nur die beiden Bindestriche zu entfernen (darauf achten, dass das $-Zeichen in der 2.Spalte steht). Dieser Check ist bei komplizierteren Input-Files wärmstens zu empfehlen. Wenn alles in Ordnung ist, setzt man die Bindestriche wieder davor und kann damit die Rechnung ausführen lassen (EXETYP=RUN ist default).
$SYSTEM TIMLIM=1000 MEMORY=1000000 $END
Die $SYSTEM-Befehlsreihe enthält die Schlüsselwörter TIMLIM=1000: Die Zeitbegrenzung für den Job beträgt 1000 min. MEMORY=1000000: bereitgestellte Speicherkapazität = 1000000 Words. Man hätte sie für unser Beispiel auch weglassen können.
--$SCF DIRSCF=.TRUE. $END
Variante der SCF-Rechnung (direkte Berechnung): keine Zwischenspeicherung der berechneten Integrale auf die Festplatte.
$BASIS GBASIS=STO NGAUSS=6 $END
Bereitstellung des Basissatzes. GBASIS=STO: Slater Type Orbitals (wasserstoffähnliche AO's, aber ohne Knotenflächen). NGAUSS=6: Das AO wird durch 6 Gauss-Funktionen dargestellt (grafische Darstellung). Man kann den Basissatz auch explizit eingeben.
$GUESS GUESS=HUCKEL $END
Berechnung der Start-Wellenfunktionen mit Hilfe des erweiterten
Hückel-Verfahrens.
Bei anspruchsvolleren Rechnungen ist es notwendig, bessere Startwellenfunktionen
zu verwenden. Dies geschieht über GUESS=MOREAD.
$DATA
Input-Daten: 1.Zeile nach
$DATA:
Titel der Aufgabe, 2.Zeile:
Symmetrie; hier C1, d.h. keine Molekülsymmetrie.
Die Symmetrieangabe ist mit Tücken verbunden.
3.Zeile: Name (Symbol) des Atoms, Ordnungszahl, kartesische Koordinaten.
Startet man die Rechnung mit diesem Input-File (Start), so erhält man den Output-File "h_sto-6g".
Weitere Beispiele mit Erläuterungen findet man hier: Input-Files, Output-Files. 31 Test-Inputfiles findet man auch auf der GAMESS-Homepage (TESTS.DOC.pdf).
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