CREST显式溶剂团簇：给乙醇添加水分子

想在分子周围放入少量显式溶剂，可以用CREST的QCG生长功能。本篇从一个乙醇分子和一个水分子的XYZ出发，分别添加1、2个水，得到12、15原子的团簇，再查看自由优化后的结构。

这里每个大小只演示一条生长路线，不是完整溶剂壳层统计，也不直接给出平衡溶剂化自由能。

1. 下载后先看结构#

下载CREST小溶剂团簇资料包，保存为example.zip：

python3 -m zipfile -e example.zip .
cd crest-qcg-small-clusters
bash results.sh
bash read.sh
bash plot.sh

先读已保存的实际结果，图片位于figures/，CSV在data/；不需要重新运行搜索。

2. 准备两个XYZ#

cat inputs/ethanol-water-1/solute.xyz
cat inputs/ethanol-water-1/water.xyz

乙醇输入：

9
 energy: -11.394339009463 gnorm: 0.000182894148 xtb: 6.7.1 (edcfbbe)
C            1.20003820919234       -0.40811579900941       -0.00400158273974
C            0.00076743532174        0.53385819196878       -0.02287197932838
O           -1.23052236883051       -0.14996101732902       -0.00002503486621
H           -1.25502003462677       -0.76449143973302       -0.74232219635282
H           -0.00240670620014        1.16124173210083        0.87125759755794
H            0.05631989978618        1.18898154678766       -0.90551962578295
H            2.12246852846417        0.16429507934842        0.03639076345276
H            1.15006709448426       -1.05845598849926        0.86596337251828
H            1.21377754580873       -1.02691797793497       -0.90034563835890

水输入：

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

坐标单位为Å。solute.xyz是待溶剂化分子，water.xyz是一分子溶剂；--nsolv决定要加入多少个溶剂分子。

3. 本例环境与优化器#

资料包采用CREST 3.0.2官方GNU 12静态发行程序，外部xTB 6.7.1为Intel 2021静态发行程序。QCG调用外部xTB的对接与优化路径，因此两者都需要可用。

source /etc/profile.d/lmod.sh
module purge
module load crest/3.0.2
cat inputs/config/.xtbrc

$opt
 engine=lbfgs
$end

这是xTB原生L-ANCopt优化器设置。本包通过当前进程的XTBPATH读取它，不需要修改个人或公共默认配置：

export XTBPATH="$PWD/inputs/config:/public/software/xtb/6.7.1/linux-x86_64/share/xtb"

该命令从解压后的资料包根目录执行；run.sh已自动完成这些准备。较早的默认优化器路径与本例不同，建议先照本包环境完成小例，再调整自己的体系。

4. 提交原生QCG#

sbatch run.slurm

脚本申请CPU整节点56核资源，实际单线程依次完成两个小团簇与后处理。CPU资源暂不可用时，先使用保存结果学习。

脚本进入各案例目录后运行的原生命令分别为：

crest solute.xyz --qcg water.xyz --grow --nsolv 1 --gfn2 --samerand --T 1 --keepdir
crest solute.xyz --qcg water.xyz --grow --nsolv 2 --gfn2 --samerand --T 1 --keepdir

两个命令在不同目录执行，不能直接在同一个目录连续把1改成2。--grow只做团簇生长，--gfn2选择GFN2-xTB，--samerand固定对接随机选项，--keepdir保留中间结果。按照QCG官方说明，建议始终显式填写--nsolv，控制教学或生产任务规模。

5. 查看结果#

head work/growth/ethanol-water-1/grow/cluster_optimized.xyz
head work/growth/ethanol-water-2/grow/cluster_optimized.xyz
bash read.sh work analysis-new
bash plot.sh analysis-new figures-new work

本次两个原生生长任务分别约7秒、15秒，仅用于说明这两个小例的耗时，不作为硬件性能对比。最终结构保留了乙醇及所加水分子的元素组成，最短原子间距约0.958 Å。

文件和能量的含义见下一篇，复用已有阶段见QCG状态复用。