CREST：集合属性与加权红外谱

同一个构象集合可以逐条计算单点、偶极或红外谱。本例用经过频率检查的两个丁烷C₄H₁₀结构，实际运行 --forall --prop 的三个入口，并说明 autoIR 怎样组合谱线。

1. 读取实际结果#

下载完整输入、实际结果与读取绘图程序，保存为 example.zip：

python3 -m zipfile -e example.zip .
cd crest-butane-properties
bash read.sh
bash plot.sh

默认读取附带结果，生成 analysis-read 和 figures，不重新计算。

本例只包含选定的两个结构，权重用于这对结构的演示；没有进行完整构象采样，也不据此声称得到实验光谱或完整平衡占比。可下载属性CSV和72条红外棒谱CSV。

2. 准备多帧XYZ#

每条记录14原子，保持相同原子编号；第二行为实际计算能量，单位Eh。第一条记录为：

14
-13.665127578507
C            0.02200089422964       -0.00196655352522       -0.05214233444360
C            1.29392297412207        0.82216654631444       -0.20906780572502
C            2.53587990957434        0.04014794601324        0.21178651066414
C            3.80841506345099        0.86227008238312        0.04937400090808
H            0.07060392642024       -0.89900275475456       -0.66600078331406
H           -0.84901802177563        0.57450715061664       -0.35544215179053
H           -0.11083391830972       -0.30491690230552        0.98439233453031
H            1.39986420529357        1.13091892572578       -1.25175346332578
H            1.21685613632682        1.72778541685952        0.39728284916352
H            2.43170927000750       -0.26520416190858        1.25565141110871
H            2.61074879164860       -0.86745758832664       -0.39186108862989
H            3.76129905863582        1.76261503942398        0.65842982035511
H            3.94049298038403        1.15951215948899       -0.98890108250171
H            4.67916537774738        0.28658380196736        0.35482284241770

两条骨架二面角约 179.76°、67.53°，分别接近anti与gauche构象。本例两个最终结构各有 36个正的内部振动模式。最初的对称几何曾有虚频，处理过程见虚频检查与修正。

3. 逐条计算单点与偶极#

使用独立CREST 3.0.3（GNU Fortran、MKL）与xTB 6.7.1。个人入口首次可在分配的CPU作业内用 bash build-private.sh 建立，本专题已有入口可共用。

在已分配CPU资源内，两个属性各放独立目录：

~/.local/ys-crest-tools/bin/crest input.xyz \
  --forall ensemble.xyz --prop singlepoint --gfn2 --T 2 --keepdir

~/.local/ys-crest-tools/bin/crest input.xyz \
  --forall ensemble.xyz --prop dipole --gfn2 --T 2 --keepdir

单点入口会生成带真实能量的集合并排序；偶极入口保留逐记录对应关系，写出 crest.dipoles。

cat reference-results/corrected-dipole/crest.dipoles

前三个数为原子单位的偶极分量，最后一个数为Debye表示的总偶极。本次显示约 0.000、0.031 D。该输出仅保留三位小数，显示0.000不能解释为数学上严格为零；资料包另用同几何的高精度JSON输出核对了相应舍入范围。

4. 计算集合红外谱#

~/.local/ys-crest-tools/bin/crest input.xyz \
  --forall ensemble.xyz --prop autoIR --pthr 0 --gfn2 --T 2 --keepdir

本例 --pthr 0 保留这两条输入记录。程序内部包含优化与Hessian计算，再用各结构的 TOTAL FREE ENERGY 求权重；不是直接使用初始XYZ注释里的电子能。

cat reference-results/corrected-autoIR/PROP/autoir.pop
head -14 reference-results/corrected-autoIR/crest.vibspectrum

本次298.15 K下的两条权重约 0.7406、0.2594。独立按实际自由能重建为 0.740563、0.259437。

5. 为什么输出有78行模式#

每个非线性14原子结构有 3N−6=36 个内部振动模式。程序组合两份谱时保留一组6个零模式，再将 36×2=72 条内部谱线按频率排序，因此共78行。

每条内部谱线的强度乘以对应结构权重。它不是先把两组振动频率逐个求平均，也不是对整个谱形做一次任意缩放。原输出为棒谱；图中的15 cm⁻¹ Lorentz展宽由绘图程序另作，只是显示选项。

6. 整包提交与读取#

bash submit.sh
# 计算结束后
bash read.sh work-new analysis-read
bash plot.sh

CPU模板申请56核，实际2线程。默认重算从已修正的两条结构开始；原虚频例子保留供读取和教学，不会在默认流程中重造错误结构。

这组旧式属性入口适合读取与维护已有项目。换成自己的集合时，先统一方法、原子顺序与化学状态，再检查优化、虚频和权重来源。