CREST构象搜索与能量排序：乙醇终端实例

CREST用于探索低能分子结构集合。本例使用小分子演示从输入到结果的操作，采用很短的快速搜索，不能把找到的几个结构称为穷尽构象或收敛平衡分布。

1. 下载与提交#

下载CREST实操包

unzip crest-small-workflows-wave204.zip -d crest-examples
cd crest-examples
sbatch job.slurm

CPU分区可用时提交。环境为官方预编译CREST3.0.2、xTB6.7.1，分析脚本使用sisl0.16.4模块内的Python/NumPy/Matplotlib。xTB是官方Intel编译的CPU/OpenMP二进制，未在本例重新编译。最多并发4组、每组2线程；不需要GPU或ASE。

程序准备全部坐标，运行构象、化学状态、约束与NCI例子，再优化三种初始扭转角，执行原生CREGEN与独立单点，最后生成CSV和四张图。

2. 乙醇输入与原生命令#

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Own ethanol input, Angstrom
C 1.168181 -0.400382 0.000000
C 0.000000 0.559462 0.000000
O -1.190083 -0.227669 0.000000
H -1.946623 0.381525 0.000000
H 0.042557 1.207508 0.886933
H 0.042557 1.207508 -0.886933
H 2.115891 0.144800 0.000000
H 1.128599 -1.037234 0.885881
H 1.128599 -1.037234 -0.885881

在作业已经分配的资源内，气相例子的核心命令是：

crest input.xyz --gfn2 --mquick --mdlen 0.2 -T 2

--gfn2选择GFN2-xTB，-T 2限制线程，--mquick采用大幅缩短的搜索。--mdlen 0.2是每条偏置轨迹0.2ps，一轮6条合计1.2ps，另有试运行；不是整个工作流只有0.2ps，也不是收敛的无偏MD。

CREST先优化输入，再做偏置采样、优化候选并筛选。当前气相例子使用内置tblite计算器；求解路径和溶剂设置不能随意与外部程序混用。

3. 找到哪些输出#

tail cases/ethanol-gas/crest.out
head cases/ethanol-gas/crest_conformers.xyz
head cases/ethanol-gas/crest_best.xyz
cat cases/ethanol-gas/crest.energies

crest_conformers.xyz包含筛选后的多帧结构，crest_best.xyz是最低能结构，crest_rotamers.xyz保留更细的转子集合。多帧XYZ每段仍是“原子数—能量注释—坐标”，不能把所有坐标当作一个大分子。

图来自一轮真实搜索，另一轮可能找到不同数量。这里的权重按电子能量计算，没有完整的振动、零点和溶剂自由能，不能当作真实溶液平衡分布。

4. 用不同初始构象补充检查#

包内另生成O–H扭转角为−60°、+60°、180°的三个起始结构，分别调用xTB优化。原生命令是：

xtb input.xyz --gfn 2 --opt tight --parallel 2

head cases/ethanol-opt-60/xtbopt.xyz
head cases/ethanol-opt-180/xtbopt.xyz

三次优化给出两类低能扭转构型。它们是补充初始条件检查，不等于证明已经找到所有局域极小值。

5. 原生CREGEN排序与去重#

程序把三个真实优化输出的坐标和能量拼成sorting/ensemble.xyz，再加入一份完全相同的重复记录，用它检查去重。没有人为修改任何能量。

cd sorting
crest reference.xyz --cregen ensemble.xyz --ewin 2.5 -T 2
head ensemble.xyz.sorted
cat crest.energies

这一步将4条输入记录整理为3条不同转子记录；两个等能的±扭转构型还可属于同一构象组，不能把“XYZ记录数”“转子数”“构象组数”混称一个数。--ewin单位为kcal/mol。

cat analysis/cases.csv
cat analysis/SUMMARY.json
ls figures

脚本还对七组CREST输出的第一结构用同几何、同电荷、同溶剂做独立xTB单点核对；后处理原始输出保存在independent-sp/。后续可参考质子化与互变异构、约束搜索和溶剂与非共价复合物。

本专题按当前3.0.2实际支持的入口编写。3.1新增的TTConf、改进重启等选项不能直接套用；长搜索与完整任务模式将另行扩展。官方项目与版本。