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）
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）。