CREST专题

CREST构象集合:温度、布居与熵

复用真实乙醇结构,运行三个温度的CREGEN后处理,区分重复记录、微观状态与构象族简并度。

更新于 2026-11-13约 3 分钟阅读按任务与环境选择适用配置
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已有一批构象后,可以先看去重、能量排序、温度布居和构象熵。本篇复用实际优化过的乙醇结构与能量,只运行CREGEN后处理,不重新搜索或优化。

1. 下载并看三个微观状态#

下载完整输入、实际结果、数据和绘图脚本,保存为example.zip:

python3 -m zipfile -e example.zip .
cd crest-finite-ensemble-statistics
module load ase/3.29.0
bash read.sh
bash plot.sh

默认读取包内已完成结果,不重新计算。数据写入analysis-read/,图片写入figures/;新计算使用独立work-new/。

三个实际乙醇微观状态及有限集合能量贡献

输入4条结构记录,去掉1条完全重复后,剩3个微观状态,归为2个构象族:低能族含2个状态,高能族含1个状态。不能把重复输入行当作额外简并度。

2. 实际命令#

使用公共CREST 3.0.2。主脚本会在各条件目录中执行相应命令,以298.15 K为例:

crest initial.xyz --cregen ensemble.xyz --entropy 298.15 --noref --T 1

实际操作直接运行包内脚本,它先把输入复制到work-new/,再依次处理三个温度,无需手动重复执行上面的单条命令:

bash run.sh
bash read.sh work-new analysis-new
bash plot.sh analysis-new figures-new work-new

脚本分别运行200、298.15、600 K三个条件。--T 1设置线程数,--entropy后面的数才是本例布居温度。--noref不借用额外参考Hessian。

3. 先看能量和简并数#

cat work-new/T298/crest.energies
cat work-new/T298/cre_degen
head -15 work-new/T298/ensemble.xyz.sorted

较高构象族比最低族高约1.551 kcal/mol。cre_degen给两个族的状态数2和1;排序文件注释中有每个微观状态的完整能量和权重。

4. 温度改变了什么#

三个原生温度下的构象族布居与构象熵

温度(K) 低能族布居 高能族布居 有限集合构象熵(J/mol/K)
200 98.997% 1.003% 6.172
298.15 96.473% 3.527% 6.829
600 88.004% 11.996% 8.122

图中曲线为独立程序对同一有限集合插值计算,只有200、298.15、600 K三个标记点实际调用了CREGEN。高温增加高能态权重,但这些结构及能量没有随温度重新计算。

本版采用近似kT=0.593×T/298.15 kcal/mol计算布居,熵用R=8.314510 J/(mol·K)。读取脚本按该版本定义复算,避免把常数近似差异误当成数据错误。

5. 构象熵不包括什么#

这里的S=-RΣpᵢlnpᵢ只描述给定3个微观状态的分布。它不包含完整平动、转动、振动、溶剂或其他尚未采样的构象贡献,不是乙醇液体绝对熵。这里的--entropy是CREGEN扩展,不等于已完成反复采样与外推的完整entropy search。

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