CREST专题

CREST QCG:CFF参考簇与完整RRHO

从已完成的CFF阶段继续,实际计算三个热力学分量并读取熵缩放后的溶剂化自由能。

更新于 2026-11-13约 4 分钟阅读按任务与环境选择适用配置
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CFF电子能量例子解释了四水参考簇与能量归一化。需要温度相关自由能时,还要继续计算RRHO热力学项。本篇实际复用同一份已完成CFF阶段,运行默认CFF的完整RRHO分支,说明电子参考和热力学参考为什么是不同结构。

1. 下载与看图#

下载完整输入副本、实际归档/结果与读取绘图脚本,保存为 example.zip:

python3 -m zipfile -e example.zip .
cd crest-CFF-RRHO
bash read.sh
bash plot.sh

默认读取附带结果,CSV在 analysis-read,图片在 figures,不会重新运行电子结构或动力学计算。

四水电子参考、一水热力学切片及二十组实际熵缩放自由能

2. 先有什么文件#

本例先完成“乙醇+1水”的簇生长、构象集合与默认CFF填充。原壳层只有1个水,去掉乙醇并填充空腔后得到4水电子参考簇。这些阶段的匹配文件放在:

ls inputs/cff-rrho/grow
ls inputs/cff-rrho/ensemble
ls inputs/cff-rrho/solvent_ensemble
ls inputs/cff-rrho/qcg_tmp
cat inputs/cff-rrho/water.xyz
3
Own water starting geometry, Angstrom
O 0.0 0.0 0.0
H 0.9572 0.0 0.0
H -0.2399872 0.9272970 0.0

新建体系应先按QCG集合与CFF参考能量教程完成前置步骤;不要混入另一套溶质、方法或溶剂数的中间文件。

3. 继续完整gsolv,而不是止于esolv#

本例使用未修改源码的个人CREST 3.0.3、GNU Fortran 13与MKL,启用内置GFN2接口。首次在Slurm分配的CPU资源内构建:

bash build-private.sh

个人程序为 ~/.local/ys-crest-tools/bin/crest。实际核心命令为:

crest solute.xyz --qcg water.xyz --nsolv 1 --gfn2 --samerand --T 2 --keepdir \
  --md --mdlen 0.05 --tstep 1 --mddump 10 --enslvl gfn2 --nclus 1 --gsolv

这里简写的 crest 指上述个人入口;本命令没有 --nocff,也没有在末尾用 --esolv 将任务截断。已有CFF、增长和集合阶段均被复用,本次只运行频率和后续求值,没有重新做生长、填充或MD。

整包提交入口:

bash submit.sh

4. 实际求了哪三份热力学量#

ls reference-results/cff-rrho/qcg_tmp/tmp_freq
cat reference-results/cff-rrho/qcg_tmp/tmp_freq/tmp_solv/TMPFREQ1/solvent_cut.coord
分项 本例原子数 用途
气相乙醇 9 溶质热力学参考
乙醇+1水簇 12 溶质簇热力学项
原壳层切出的1水 3 默认CFF路径的溶剂热力学项

三份热力学输出均未发现显著虚频。注意:电子能参考仍使用四水簇按1/4归一化的数值,但热力学项取原壳层的单水切片,不是再对填充后的四水簇求同一份热校正。这是CFF算法的参考构造,不能把两种文件互换。

5. 读取温度、焓与熵#

cat reference-results/cff-rrho/qcg_tmp/tmp_freq/tmp_gas1/xtb_freq.out
cat analysis-read/CREST-CFF-RRHO-components.csv

各分量的电子能以Eh记录,热焓以Eh记录,振动、转动、平动熵以cal/(mol·K)记录。相加前必须统一单位:

G_component = E_electronic + H_thermal − T × S
G_solv = G_solute_cluster − G_solvent_reference − G_gas_solute − volume_work

本例298.15K下的体积/标准态换算项约1.894451kcal/mol。资料包按原程序定义重建分项,不额外替换其标准态约定。下载三个实际热力学分项。

6. 熵缩放得到什么结果#

cat reference-results/cff-rrho/frequencies/result.dat
cat analysis-read/CREST-CFF-RRHO-entropy-scaling.csv

程序从0.05到1.00输出20组平动/转动熵缩放结果。本例:

读取项 实际值(kcal/mol)
默认选取缩放0.75的Gsolv +4.37
不缩放时Gsolv(1.00) +7.42
对应Hsolv +0.50

振动熵不随这里的平动/转动缩放系数一起缩放。独立按三个分项求和,与20组原生显示值的最大差约1.94×10⁻⁶Eh,显示精度也包含在差异中。

下载20组缩放数据。自己的新任务完成后:

bash read.sh work-new
bash plot.sh

本例只用1水起点和1条簇构象说明完整操作,不代表体相溶剂化自由能已经对溶剂数、构象采样或方法收敛,更不应直接当作实验标定值。与 --nocff 路线比较时,应先确认溶剂参考、热力学项及标准态采用了同一定义。

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