Critic2 分子排序与晶体片段替换

这篇解决三件常见结构处理问题：分子工作区域如何设置、两个文件的原子顺序如何对应、独立得到的新分子几何如何放回分子晶体。这里处理结构，不重新做电子结构计算或结构优化。

1. 准备资料和工具#

下载分子与谱线处理包：

unzip critic2-molecular-xrpd-wave143-*.zip -d critic2-tools
cd critic2-tools
bash run.sh list

critic2/1.4内部1.4.155，GCC/GFortran13.3、OpenMP、LAPACK/BLAS，配有NLopt2.10；分析和绘图使用ASE、SciPy、NumPy、Matplotlib。例子单CPU运行，无需GPU。

水分子坐标来自本集群既有PBE/def2-SVP实际计算使用的固定几何。排序文件只做已知刚体旋转、平移与原子置换；14Å双水分子周期盒是明确构造的几何，不代表优化过的冰结构。

2. MOLCELL：改变区域，不改变原子#

bash run.sh 1
ls work/molcell

molecule ../../data/water.xyz
molcell 2
cpreport border2.json
molcell 4
cpreport border4.json
write water.xyz

MOLCELL 2和 MOLCELL 4分别给分子周围留出2Å与4Å的工作区域边界。它不改变分子键长，也不执行优化；区域仍受当前分子外包晶胞限制。输出 border2.json、border4.json保存了实际边界，water.xyz保存相同原子位置。

3. MOLREORDER：匹配原子顺序#

bash run.sh 3
cat work/reorder3d-ullmann/reordered.xyz

molecule ../../data/water-plain.xyz
molreorder . ../../data/permuted3d.xyz write reordered.xyz moveatoms ullmann

当前结构 . 是参考分子；第二个文件是原子被置换过的目标。WRITE指定输出，MOVEATOMS把参考分子以最佳刚体姿态放到目标位置，ULLMANN选择图匹配方法。应明确自己需要的是原子重排还是同时放置参考内部几何；两者不是同一个操作。

另一个原生方法：

bash run.sh 4

它将最后一个关键词改为 UMEYAMA。本例两种方法得到相同原子顺序与坐标，独立检查全部原子间距离保持一致。平面分子放在一般三维姿态，使三个笛卡尔方向的外包跨度均非零，适配当前版本的片段读取方式。

4. MOLMOVE：把新内部几何放回晶体#

bash run.sh 2
head -n 18 work/molecular-replacement/replaced.cif

molmove ../../data/fragment1.xyz ../../data/fragment2.xyz ../../data/water-crystal.cif replaced.cif

前两份文件是两个新分子片段，第三份是目标分子晶体，最后一项是输出CIF。这里特意把原分子的OH向量按1.02缩放，使替换效果清楚可见；它们不是本次新优化得到的分子。

程序保留目标晶胞，将新片段匹配、旋转并放到原分子位置。对应位置以原子几何中心对齐，本例每个分子的两条OH键都准确增长2%。实际使用中要让片段与目标分子的元素和原子对应一致，先处理排序，再替换。

5. 得到结构与图片#

bash analyze.sh
ls figures-reference

得到排序后的XYZ、片段替换后的CIF、区域JSON、键长对照和三张结构图。需要从头运行全部条件与谱线例子，在新解压目录执行 bash run-all.sh。后续结构优化仍须交给适合该体系的电子结构或分子模拟程序，不能把几何处理输出当作优化结果。

只分析随包数据时，数值检查表在 analysis-reference/CHECKS.json，PNG/SVG图片在 figures-reference/；完整重算时分别写入 analysis/ 和 figures/。