CREST专题

CREST:构象集合的RRHO与权重

用两个实际乙醇构象运行集合热化学,读取温度依赖权重、RRHO熵与隐藏的population文件。

更新于 2026-11-13约 5 分钟阅读按任务与环境选择适用配置
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构象的电子能不同,热化学校正也可能不同。本篇用前期已经优化的两个乙醇构象,实际运行 --rrhoav,再逐个读取已生成频率,核对集合权重和熵的含义。

1. 读取和画图#

下载完整输入、实际结果与读取绘图脚本,保存为 example.zip:

python3 -m zipfile -e example.zip .
cd crest-thermo-stereo
bash read.sh
bash plot.sh

使用独立 CREST 3.0.3,GNU Fortran、MKL,配套 xTB 6.7.1。首次需要个人入口时,在已分配的 CPU 作业中运行 bash build-private.sh,生成 ~/.local/ys-crest-tools/bin/crest;首次构建需访问源码仓库。已有本专题该入口即可共用。CPU 模板申请56核整节点,实际2线程。默认读取附带结果,不重新做结构优化或频率计算。

实际两个乙醇构象的温度依赖权重、RRHO熵与单独计算的混合熵

可单独下载集合热化学CSV。本例只使用这两个构象,默认各有一条记录;它不是完整构象采样,也不是水溶液平衡结果。

2. 输入集合怎样组织#

XYZ 每条记录前两行是原子数和能量注释,坐标单位Å、能量注释单位Eh。完整 ensemble.xyz 为:

9
-11.394339390000
C 1.275017410300 -0.251518361800 0.015773771200
C -0.014591644800 0.561140692600 -0.032754039100
O -1.168634877500 -0.241498240200 0.056313971900
H -1.138938161800 -0.902402507300 -0.644693440100
H -0.068364707600 1.237975652400 0.822917071300
H -0.039984687200 1.163956265200 -0.953215041500
H 2.134422495700 0.412997514000 0.006918562900
H 1.303283074900 -0.852641428100 0.921433927000
H 1.340366525600 -0.915992028700 -0.844914155800
9
-11.391867440000
C 1.259131325900 -0.289159881800 0.003706574800
C 0.003828672100 0.567424562300 -0.049206723300
O -1.120965261800 -0.282195716200 0.043434477600
H -1.923427062300 0.247643297700 0.011145545900
H 0.007557383300 1.287155786500 0.782884697800
H -0.022522752600 1.133418802400 -0.992265148600
H 2.143008554700 0.338605887600 -0.065638536000
H 1.284526388100 -0.845582665300 0.936416435500
H 1.254766926900 -0.997680708500 -0.819809118700

两条都为中性乙醇、9原子,先前已用一致方法优化并标记电子能。对自己的集合,也应先统一优化方法、原子顺序与能量口径,再排序;不要把旧方法能量和新方法频率混在一起。

3. 实际提交命令#

在分配到的 CPU 作业内,核心命令是:

~/.local/ys-crest-tools/bin/crest input.xyz --rrhoav ensemble.xyz \
  --noref --ptot 1 --pcap 2 --printpop --gfn2 --legacy --T 2 --keepdir

--ptot 1 与 --pcap 2 使本例两个构象都参与频率计算;--printpop 保存温度依赖权重。本篇明确采用 --legacy 的外部 xTB 路径,其内部执行 --ohess,包含重新优化和频率;不带它的库接口路径与之不是相同的执行流程。

本包已封装为:

bash submit.sh
# Slurm作业结束后
bash read.sh work-new analysis-read
bash plot.sh

输入几何若在内部重新优化时变化明显,应更新对应能量和集合,不能继续沿用旧结构的标签。本例输入本身已接近相应最低点。

4. 权重文件为什么ls看不到#

ls -a reference-results/RRHO-legacy/populations
cat reference-results/RRHO-legacy/populations/.pop_298
head -5 analysis-read/CREST-ensemble-thermo.csv

population 文件以点开头,普通 ls 会隐藏。本次298.15 K两条权重约为 0.901439、0.098561,总和为1。原生权重由各自电子能加RRHO校正后的量确定,不能仅根据初始电子能差估计。

5. 几个相邻输出列含义不同#

输出 本例中的含义
|S(T)| 按实际构象权重平均的msRRHO熵
|G(T)| 原生程序给出的平均RRHO热校正,不是完整集合自由能
G_lowest 集合中较低的电子能加对应热校正
δSrrho 加权msRRHO熵与参考构象熵之差

本次298.15 K加权msRRHO熵约 64.4218 cal/(mol·K),δSrrho 约 0.04790 cal/(mol·K)。理想构象混合项 −RΣp ln p 是另一个量,图中单独计算,不能把 δSrrho 当成全部构象熵。

资料包的 per-conformer-thermo 只重读原有频率,不重算电子结构。用这些逐构象数据独立重建的权重与原生结果相差小于 3×10⁻⁸。

head -4 reference-results/per-conformer-thermo/1/thermo.dump
head -4 reference-results/per-conformer-thermo/2/thermo.dump

构象简并度也需要真实依据;不要通过重复复制相同XYZ记录人为增加某一构象的权重。更完整的自由能与集合说明见构象自由能字段。

参数参考:该固定版本附带的CREST命令手册。具体操作和结果见上面的实际输入。

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