Critic2 分子积分与HF能量

MOLCALC可以对整个分子空间积分标量场，也能利用已有轨道和基组信息重建Hartree–Fock能量。下面分别演示这两个操作，并保留各自实际使用的波函数。

1. 解压资料#

下载分子后处理资料包，在分配到的CPU资源中解压：

unzip critic2-molecular-wave144-*.zip -d critic2-molecular
cd critic2-molecular
bash run.sh list

模块为 critic2/1.4（内部1.4.155，GCC/GFortran13.3、OpenMP、LAPACK/BLAS、Libcint）、orca/6.1.1 和 multiwfn_nogui/2026.10.18。ORCA和Multiwfn采用已有官方二进制，未在本例重新编译；本组程序使用1个CPU线程，无需GPU。

整体密度积分采用PBE/aug-cc-pVDZ水分子；HF能量重建采用另一次实际HF/def2-SVP水分子单点。两种方法、两套基组分别保留，不把它们混成同一能量比较。

2. 对整个分子积分密度#

bash run.sh 5
tail -n 25 work/molecular-density-integrals/out.cro

完整实际输入：

molecule ../../data/water-A/case.wfx
load ../../data/water-A/case.wfx
reference 1
meshtype franchini verygood
molcalc
molcalc "$1"

MOLCALC默认对参考密度积分，MOLCALC "$1"显式积分同一场表达式；FRANCHINI VERYGOOD采用更细的分子积分网格。本例显式积分得到 10.00002077电子，由原始Gaussian轨道解析积分得到的完整电子数为10。

这是整个分子的总数，不是O或H的原子盆电子数。原子电荷需要另行定义分区，参考原子电荷教程。

3. 准备真正的HF参考轨道#

本组另一个实际单点输入为：

! HF def2-SVP TightSCF NoSym NoRI
%pal nprocs 1 end
%maxcore 1024
* xyz 0 1
O -1.551007000 -0.114520000 0.000000000
H -1.934259000 0.762503000 0.000000000
H -0.599677000 0.040712000 0.000000000
*

轨道来自这次HF计算，而不是从PBE轨道改个标题。ORCA原生MOLDEN通过Multiwfn转换成带完整基组信息的FCHK，供Critic2的Libcint接口使用。

4. 重建同一密度对应的HF能量#

bash run.sh 6
grep 'Total energy' work/HF-formatted/out.cro

完整实际输入：

molecule ../../data/water-HF/case.fchk
load ../../data/water-HF/case.fchk
reference 1
point -1.451007 0.085480 0.3
point -1.751007 0.185480 -0.2
molcalc hf

前两个 POINT额外检查文件转换前后的实际密度，MOLCALC HF再读取当前占据轨道和基组，用分子积分重建能量。它不在这里重新执行HF自洽迭代。

差值约 6.184e-07 eV，保留实际值，不强制写成完全相等。文件精度、SCF端点和积分库的数值细节都可能影响这种极小的差异。

5. 读结果、完整复跑#

bash analyze.sh
ls figures-reference

它只分析附带实际结果。需要重新生成电子结构、FCHK和全部后处理时，在新的解压目录运行 bash run-all.sh。

最终得到原始HF输出、带基组的FCHK、Critic2能量与总密度积分、原始WFX密度检查和图片。对DFT轨道调用HF能量表达式，不等于完成了一次HF自洽计算；使用时要始终说明轨道来源。

仅分析随包数据时，检查表位于 analysis-reference/CHECKS.json，图片在 figures-reference/；完整重算的对应输出为 analysis/ 和 figures/。