Gaussian 09 で追加された機能
Gaussian 03 から Gaussian 09 への変更点
このセクションでは、Gaussian 03 と Guassian 09 の大きな変更を短くまとめています。これらの詳細（参考文献など）についてはマニュアルを参照してください。歴代バージョンの Gaussian についてのまとめの記事は Gaussian のウェブサイトにあります (www.gaussian.com/g_tech/gdiffs.pdf)。
新しい手法と特徴
エネルギーと微分
- 最近の半経験的モデル、AM1、PM3、PM3MM,、PDDG、PM6 への新たな実装では、解析的一次および二次微分、パラメータのユーザ定義、PCM 溶媒和モデルとの併用が可能
- TD-DFT の勾配計算と数値的振動計算
- EOM-CCSD による電子励起エネルギー
- HSE、wB97、m05/m06、長距離補正汎関数（LC- families）、double-hybrid B2PLYP 等の多くの新らたな DFT 汎関数
- 対応する汎関数に経験的分散モデル
- ROMP3、ROMP4、ROCCSD、および ROCCSD(T) エネルギー
- W1RO、W1BD、G4 法の高精度エネルギー計算手法
- DFTB 半経験的モデルと解析的行列要素を使用した DFTBA
ONIOM法
- ONIOM と PCM の組み合わせが可能。ONIOM+PCM にはいくつかのモデルが存在
- IRC 計算が ONIOM 法で実行可能。数千原子を含むシステムでも効果的
溶媒和
- PCM に新アルゴリズム導入で、全ての SCF プロパティに効果的な溶媒和を考慮でき、原子核座標変化に対してエネルギーが適切な連続関数で得られる。PCM 条件付の構造最適化は、気相での最適化に匹敵する収束性を実現
- 蛍光や他の光放出過程をモデルするため、電子状態を指定した自己無撞着溶媒和が実行可能
- 数百の溶媒に対して良い溶媒和自由エネルギー与えるようにパラメータ化した SMD 溶媒和モデルを利用可能
構造最適化と IRC 計算
- 構造最適化アルゴリズムのデフォルトが GEDIIS に。特に、巨大な柔らかい分子に有効
- 極小構造や遷移構造探索に、また、分子力学あるいは electronic embedding に、二次関数収束 ONIOM(MO:MM) 最適化
- 構造最適化時に原子を固定する、あるいは固定しないための指定を入力データセクションから読み込みが可能。原子指定は、原子、元素、残基あるいは ONIOM レイヤーで可能
分子特性
- 解析的周波数依存 ROA 強度
- 解析的 DFT 超分極率
- ２つの状態に対する調和基準モードを使った Franck-Condon 理論による電子励起、光放射、光イオン化のバンド形
- Herzberg-Teller または Franck-Condon-Herzberg-Teller 理論による電子励起バンド形
- 表示、非調和補正、FC/HT/FCHT 解析での使用のために基準モードを選択可能。選択は、原子、元素、ONIOM レイヤーあるいは残基により指定可能
解析と出力
- タンパク質の二次構造の情報を、入力データ中分子定義セクションや .fchk ファイルに含めることが可能
- 原子、角運動量による軌道への寄与を与えて Orbital by orbital ポピュレーション解析が実行可能
- 可視化あるいは ROHF 計算の初期推定のため、カノニカル UHF/UDFT 軌道は、biorthogonalize できる
- CIS と TD 励起に自然遷移軌道解析を追加
- 占有軌道を最小基底へ射影後に Mulliken ポピュレーション解析が可能
他の新機能
- それぞれのフラグメントに電荷とスピン状態を指定し、フラグメントの計算を組み合わせて SCF の初期推定が可能
- デフォルトの２点差分の替わりに４点差分を使うことにより、精度がよく安定な数値振動解析が可能
能率向上
- 大規模分子の HF と DFT 振動計算がより高速化（特に並列実行時）
- FMM 法で用いている linear scaling 静電項と交換項がクラスタ並列計算に対応
- 特に、electronic embedding 法の採用で大規模系の ONIOM(MO:MM) 振動計算がより高速化。100-200 QM 原子と 6000 MM を含む振動計算が実用的に
- 大規模振動計算の途中で基準モードを保存し、モードの印刷や表示、IRC=RCFC ジョブの開始が可能に
- CC、BD、EOM-CCSD の amplitudes をチェックポイントファイルに保存し、後に異なる基底関数を用いた計算で読み込み可能に。BD 軌道関数も保存し、後に読み込みが可能に
- 半経験的方法、HF 法、DFT 法の振動計算が、計算の途中でリスタート可能に
- CCとEOM-CC 計算が、計算の途中でリスタート可能に
- ONIOM 計算に含まれる個々の初期推定は、分割したチェックポイントファイルから取り出すことが可能に。ONIOM=OnlyInputFiles オプションで、ONIOM 計算の個々の部分の入力ファイルをプリントし、分離した波動関数を容易に生成
- SVP、TZVP、QZV 基底関数へ対応する密度フィッティング基底関数を導入。/Fit キーワードは、指定の AO 基底に調和するフィッティング基底を使うか、もし指定のフィッティング基底がない場合は、/Auto を要求する。つまり、BVP86/SVP/Fit は SVP 基底に対応したフィッティング基底を使い、BVP86/6-31G*/Fit は、BVP86/6-31G*/Auto と同じ意味になる
- 純密度汎関数を要求した時に、常にフィッティングの既定値を利用するため、DensityFit キーワードを Default.Route ファイルに設定可能に
- 密度基底関数は、非規格化原始関数、密度による規格化原始関数、AO 類似の規格化原始関数等の係数を使って読み込み可能に。これらの慣習を使用する他のプログラムがあるので、G09 には、出版された基底関数を読み込むためこれらのオプションを装備
Gaussian 09 と Gaussian 03 の機能の違い
- SCF 一点計算の既定値を full 精度に（SCF=Tight）
- Freq=ROA の既定値を CPHF=RdFreq に。これは、周波数依存 ROA 強度は解析的計算であるが、静的な限界では数値計算で精度が劣るため
- MP、BD、CC の post-SCF 法の既定値を Tran=IABC に。これは、多くのマシンで full transformation を行うより効果的
- IRC 計算の既定値が新しい L123 へ。特に指定しない場合、古い IRC リンク（L115）は IRCMax ジョブのみで使用。L123 の既定アルゴリズムは IRC=HPC で、例外は ONIOM(MO:MM) 計算で、IRC=EulerPC が既定値。L123 でも（L115 で使用していた）IRC=GS2 アルゴリズムが指定可能だが、これは既定アルゴリズムより遙かに高価
- 既定値では、IRC 計算では経路上の各点でエネルギーと反応座標のみ出力。内部座標とまとめの表出力には、IRC=Report を使う
- 通常、QM 振動計算と ONIOM(MO:MM) 振動計算では、G03 同様、CPHF=Simultaneous が既定値。しかし、半経験的法の振動計算では CPHF=Separate がより効果的なため、これが既定値
- Counterpoise と Guess=Fragment 計算、あるいはフラグメントによるポピュレーション解析のための原子のフラグメント割り当ては、各原子の原子核パラメータの部分で指定。古い方式では行末で指定していたが、ONIOM 入力などとの混乱を避けるための変更。
例えば、新しい方式は：
C(Fragment=3) 0.0 1.0 2.0
古い方式では：
C 0.0 1.0 2.0 3
- 同位体は、通常、各原子の原子核パラメータの部分で指定する。もし、分割して読み込む場合は、IRC、Freq など、プログラムの異なるパートで部分的に読み込むよりは、分子定義セクションの後に指定し、一度に読み込まれる
ユーティリティプログラムの強化
- formchk は、ユーザ定義の MM タイプや他の文字列等の情報を .fchk ファイルに追加が可能に。オプション –3 とともに formchk を起動する
- freqchk は、.chk や .fchk ファイルから基準モードを取り出し、.chk ファイルに保存可能（.fchk ファイルは不可）
