G2C4：Gaussian调用CFOUR、MRCC的接口

高小四，英文名G2C4，是Gaussian通过external关键词调用CFOUR的接口程序，进而可以在Gaussian中实现高级别post-HF方法的能量、梯度、频率计算，同时也避免了CFOUR结构优化必须用Z矩阵坐标、结构升级异常等问题。由于MRCC程序与CFOUR是无缝对接的，因此也可以通过CFOUR实现MRCC的各种更高理论级别的计算。 程序主页

https://github.com/zorkzou/G2C4

使用方法

1. 编译：

ifort -O3 g2c4.f90 -o g2c4.exe

也可使用gfortran、pgf90等编译器。 然后把g2c4.exe，以及scripts中的3个文件cfour.templet-*全部放入同一个目录下。例如：/home/Chemsoft/G2C4 2. 把scripts中run-cfour.sh放入Gaussian当前计算的目录下，修改run-cfour.sh： 第4行是MRCC可执行程序的路径，如果不需要MRCC的功能，不用写。

6-13行是关于CFOUR的设置，比较重要的有： 第7行是CFOUR 2.x版可执行程序的路径。如果编译用了动态链接库（如mkl），还要把环境变量加上。 第8行是CFOUR存储计算临时文件的位置。 第10行是每次计算都把临时文件夹删除，以防CFOUR出现莫名其妙的错误。但是如果做restart计算，要把这行注释掉。 第13行是CFOUR多核并行计算的核心数，对串行编译的CFOUR无效。 15-28行是关于G2C4的设置，比较重要的有： 第16行g2c4dir指定第一步的程序路径。 第19行指定CFOUR输入文件模板文件，见下一步。

其余参数的一般不需要改。

3. 编辑CFOUR输入文件模板文件

作为示例，程序给了三个模板，分别是CFOUR的HF、CCSD计算和MRCC的CCSDT计算。用户也可以定义自己的计算类型，包括加上收敛参数、自定义基组等。以cfour.templet-hf为例，模板文件有三个输入块，分别对应单点、解析梯度、解析频率计算，每个输入块内的结构都是一样的。 每个数据块内，首先是file_block区，这不是必须的。因为run-cfour.sh里没有定义CFOUR的基组文件GENBAS和赝势文件ECPDATA，就需要在这里定义。在某些版本中可能无法通过%的方式指定ECPDATA的路径，这时可以在run-cfour.sh脚本中加上一行复制CFOUR的赝势文件到工作目录下的语句。如果是restart计算，还可以定义其它的文件。 接下来calc_block区定义CFOUR的计算设置，也就是在CFOUR输入文件坐标之后的部分。以下四个关键词是必须出现的： UNITS=1 COORDINATES=1 CHARGE={C} MULT={M} 还可以定义REFERENCE={R}，表示只考虑RHF和UHF两种REFERENCE，G2C4会根据自旋多重度自动设定；倘若用ROHF（或其它参考波函）就直接写REFERENCE=ROHF，不过这些参考波函支持的解析导数较少，需查看CFOUR手册。 解析梯度部分要有DERIV_LEVEL=1，解析频率部分要有VIB=ANALYTIC。如果某些方法没有解析梯度或解析频率，要删除相应的输入块，然后在Gaussian里指定数值梯度或数值频率（例如EOM在少数理论级别下能算激发态梯度，大部分理论级别下连梯度都没有）。不要直接用CFOUR算数值梯度和数值频率，否则很多数据找不到。 4. 把test中的Gaussian输入文件复制到run-cfour.sh同一目录下，把输入文件中的'G2C4/run-cfour.sh'改为'./run-cfour.sh'，做单级别的QM结构优化时，应使用opt(nomicro)关键词，然后提交Gaussian任务，即可做测试计算。

5. 结构优化和频率计算还有个经常遇到的问题。如果分子带有一定的对称性，CFOUR可能把原子重新排序，导致读取的梯度和hessian错误（接口对此进行检查）。建议先用Gaussian调用CFOUR在HF/3-21G等较低级别做结构优化试算，完成一步优化就可停掉。然后打开CFOUR的梯度文件GRD，根据里面的原子顺序，把Gaussian输入文件里的原子做相应调整。