YHTEYDEN OTTAMINEN CSC:N KONEELLE HIPPU

Transkriptio

1 Johdatus laskennalliseen kemiaan, Harjoitus 1 Harjoituksen tavoitteet ovat - Tutustua ab initio -laskuissa käytettävään laskentaympäristöön - Oppia ottamaan tietokoneluokan koneelta yhteys laskentakoneelle ja toimimaan unix-ympäristössä - Opetella käyttämään Molpro-ohjelmaa - Oppia tekemään pienelle molekyylille z-matriisin - Tutustua luennoilla käsiteltyihin kvanttikemiallisiin menetelmiin HF, MP2, QCISD, CCSD(T) ja B3LYP sekä kantajoukkoihin STO-3G, 6-31G(d), 6-31G*, aug-cc-pvdt (AVDZ), aug-cc-pvtz (AVTZ) - Laskea näillä menetelmillä molekyylien H 2, CO, H 2 O, H 2 O 2 ja NH 3 tasapainogeometria ja elektroninen energia. LASKENTAYMPÄRISTÖ ab initio -ohjelmat vaativat useimmiten niin paljon laskentatehoa ja tietokonemuistia, että ohjelmien pyörittäminen ei onnistu tavallisella pöytäkoneella. Lisäksi ab initio -ohjelmat saattavat olla niin kalliita, että jokaisella käyttäjällä ei yksinään ole niihin varaa. Tämän takia ab initio -laskuja tehdään supertietokoneilla tai monesta tietokoneesta rakennetuilla tietokoneklustereilla. Tämän kurssin harjoitukset tehdään suomalaisen tietokonekeskuksen CSC (CSC - IT Center for Science) tietokoneella Hippu. Fyysisesti kone sijaitsee Espoossa ja käyttäjät ottavat koneelle etäyhteyden omilta koneiltaan. (Lisätietoja CSC:stä ja koneesta Hippu on osoitteissa ja guide.) YHTEYDEN OTTAMINEN CSC:N KONEELLE HIPPU Yhteys CSC:n koneelle otetaan ohjelmalla PuTTY ja graafiset ohjelmat saadaan toimimaan ohjelmalla WinaXe. - Avaa ohjelma WinaXe. (Start- All programs- WinaXe v7.1- Xsession) 1

2 - Avaa ohjelma PuTTY. (Start - All programs - PuTTY - PuTTY) - Valitse PuTTY:n vasemmapuoleisesta paneelista kohta SSH ja edelleen X11. Ruksaa Enable X11 Forwarding. (Tällä tavalla mahdollistetaan graafisten ohjelmien käyttö.) - Valitse PuTTY:n vasemmapuoleisesta paneelista kohta Session. Kirjoita kohtaan host name hippu.csc.fi. - Jos ohjelma kyselee jotain, vastaa yes. - Kirjoita login-kenttään käyttäjätunnuksesi joka on muotoa jlkx(x=01,02,...,16) ja salasanaksi harjoituksessa annettu salasana. UNIX-YMPÄRISTÖSSÄ TOIMIMINEN Unix-komentoja mkdir tekee uuden kansion (mkdir kansio1) cd siirtyy kansiosta toiseen (cd kansio1) cp kopioi (cp tyo.com kansio1) mv siirtää (mv tyo.com kansio1) rm poistaa (rm tyo.com) pwd kertoo missä kansiossa ollaan ll ja ls kertovat mitä kansio sisältää -r laajentaa komennon cp tai rm koskemaan koko kansiota (cp -r kansio1 kansio2) Siirtyminen kansioiden välillä komennolla cd cd harjoitus1 siirtää harjoitus1 kansioon cd harjoitus1/tehtava1 siirtää harjoitus1/tehtava1 kansioon cd.. siirtää yhden pykälän taaksepäin cd../.. siirtää kaksi pykälää taaksepäin cd../harjoitus2 siirtää yhden pykälä taaksepäin ja sieltä kansioon harjoitus2 cd $WRKDIR siirtää työhakemistoon missä laskut lasketaan 2

3 Tekstieditori nano ja tiedostojen lukeminen ohjelmalla less Tiedosto tyo.com avataan nanolla komennolla nano tyo.com. Ohjelmasta poistutaan näppäinyhdistelmällä CTRL ja X. Ohjelma kysyy tallennetaanko tiedot, mihin vastataan y. Tekstitiedostoja voi lukea myös ohjelmalla less komennolla less tyo.out. Yhdistelmä SHIFT ja G vie tekstin loppuun. Kirjoittamalla :q ohjelmasta pääsee ulos. Molden Tulosten visualisointiin käytetään ohjelmaa Molden. Molden otetaan käyttöön komennolla module load molden ja sen jälkeen ohjelma avataan komennolla molden tyo.molden. Molpron ajaminen - Laskut tehdään työhakemistossa jonne mennään komennolla cd $WRKDIR. - Molpro on ennen laskuja laitettava päälle komennolla module load molpro. - Tiedosto tyo.com kertoo millainen lasku tehdään. - Työ aloitetaan komennolla molpro tyo.com. Komento molpro tyo.com & &. laskee laskua taustalla. Komento ps näyttää käynnissä olevat työt. - Laskun ja minkä tahansa muun käynnissä olevan prosessin voi lopettaa väkisin yhdistelmällä CTRL ja C (jos esimerkiksi huomaa että tyo.com tiedostossa on virhe). - Molpro tekee tiedostot tyo.out ja tyo.xml. - Tuloksia voi visualisoida ohjelmalla Molden. 3

4 tyo.com -tiedoston malli. Esimerkki on vetymolekyylin rakenteen optimointi. Risuaitojen jälkeinen teksti on kommentteja, jotka voi jättää pois. ***, H2, #TYON NIMI ILMOITETAAN NÄIN ang #SIDOSPITUUDET KERROTAAN YKSIKÖSSÄ Å geometry={ h1; h2,h1,r12;} #KERTOO MILLAISTA MOLEKYYLIÄ Z-MATRIISI OLLAAN TUTKIMASSA, NS. r12= #ALKUARVAUS SIDOSPITUUDELLE basis=sto-3g #KANTAJOUKKO hf ccsd(t) #MENETELMÄ, KAIKISSA MENETELMISSÄ JOTKA PERUSTUVAT HF:IIN PITÄÄ TEHDÄ HF-VAIHE optg #OPTIMOIDAAN GEOMETRIA, JOS TÄTÄ EI LUE, NIIN OHJELMA LASKEE ELEKTRONISEN ENERGIAN ANNETULLA GEOMETRIALLA put,molden,nh3h2o.molden; #TEHDÄÄN VISUALISOINTIOHJELMALLE INPUT-TIEDOSTO Z-matriisin rakenne geometry={ Atomi1; Atomi2,Atomi1,r12; Atomi3,Atomi1,r13,Atomi2,a312; 4

5 Atomi4,Atomi3,r43,Atomi1,a431,Atomi2,t4312; Atomi5,Atomi3,r53,Atomi1,a531,Atomi4,t5314;} Atomi-sanan paikalle kirjoitetaan atomin kemiallinen symboli (esim. hapelle O ja vedylle H). Järjestysnumero erottelee saman alkuaineen eri atomit (esimerkiksi veden kaksi eri vetyatomia ovat H1 ja H2). Kirjaimet r kuvaavat sidospituuksia, kirjaimet a sidoskulmia ja kirjaimet t dihedraalikulmia (esim. r12=sidospituus atomien 1 ja 2 välillä, a312=sidoskulma atomien 3, 1 ja 2 välillä (atomi 1 on keskellä) ja t4312=dihedraalikulma atomien 4, 3, 1 ja 2 välillä). Tutkittavat molekyylit, käytettävät menetelmät ja kantajoukot Tarkoitus on optimoida vetymolekyylin, hiilimonoksidin, veden, vetyperoksidin ja ammoniakin rakenteet ja laskea niiden elektroniset energiat seuraavilla menetelmillä HF MP2 QCISD CCSD(T) B3LYP (Kirjoita menetelmäksi $functional=b3lyp rks ja seuraavilla kantajoukoilla STO-3G 6-31G(d) 6-31G* aug-cc-pvdt (AVDZ) aug-cc-pvtz (AVTZ) 5

6 Lisämateriaali molekyylien kokeellisista geometrioista H 2 r= Å CO r= Å H 2 O r= Å a= degrees H 2 O 2 r(o-h)=0.967 Å r(o-o)= Å a(o-o-h)= degrees a(dihedral)= degrees NH 3 r(n-h)=1.016 a(h-n-h)=106.7 degrees 6