Gaussian 检查点与结构辅助工具

本篇使用鸢算科技集群实际 Gaussian 16 C.01 AVX CPU 工具和我们实际计算的水、乙醇参考结果。Gaussian 为厂商预编译版本，使用个人初始化环境；分析脚本使用现有 ASE 3.29、NumPy、SciPy 与 Matplotlib 环境。

下载完整终端脚本、实际数值、结构、cube与绘图程序，在新解压目录先查看结果：

bash run.sh

这一步无需 Gaussian，输出 analysis/ 和 figures/，拒绝覆盖旧结果。results/ 有实际数值摘录和生成的网格，没有 Gaussian 软件、二进制检查点、完整FCHK、MO系数或密度矩阵。

原生重跑时，先 yskit gaussian-init 初始化自己的 Gaussian 环境，再在已分配 CPU 的作业中执行 bash run.sh compute。它先重建自己的水单点、乙醇优化/频率检查点，再运行工具。每个参考输入1线程、1GB主机内存；采用整节点模板时按实际分配调整输入。不要在客户登录终端启动正式任务。提交方法见Gaussian输入与检查点。

1. 一套流程先后做什么#

1. 完成自己的 Gaussian 计算，取得二进制 result.chk。
2. 用 formchk 转为完整文本 FCHK，读取数值与结构。
3. 用 chkchk 查看检查点对应的方法、标题、电荷和多重度。
4. 按需要用 newzmat 导出结构、重建内部坐标；用 testrt 预览 route 的解释。
5. 需要恢复二进制检查点时，再用 unfchk。

参考计算可分两步执行：

bash compute.sh references
bash compute.sh tools

本例水分子是固定几何单点，完整输入如下，没有 Opt：

%chk=result.chk
%NProcShared=1
%Mem=1GB
#p B3LYP/6-31G(d) SCF=Tight Int=UltraFine NoSymm

water-b3lyp-ultrafine

0 1
O 0.00000000 0.00000000 0.00000000
H 0.00000000 0.75700000 0.58700000
H 0.00000000 -0.75700000 0.58700000

2. formchk 与 unfchk#

在自己的计算目录中：

formchk result.chk water.fchk
head -n 20 water.fchk
grep '^Total Energy' water.fchk
grep '^Number of electrons' water.fchk
unfchk water.fchk water-restored.chk
formchk water-restored.chk water-restored.fchk

配套例子中，恢复前后电子能、原子序数、坐标、SCF密度矩阵及MO系数保持一致。完整 FCHK 是波函数数据文件；公开包的 *-fields.fchk.txt 只是数值字段摘录，不能拿它代替完整 FCHK 交给 unfchk 或 cubegen。

二进制检查点还可能受软件版本和平台格式影响。这里演示同一 C.01 工具环境中的往返，不据此声称任意旧版检查点都可直接读取。

3. chkchk：先辨认手里的检查点#

chkchk water-restored.chk

本例显示 C.01、3个原子、总电荷0、多重度1，以及 B3LYP/6-31G(d)、UltraFine、正常完成的检查点状态。它还能提示是否有坐标、AO基组、MO等数据。

chkchk 用于检查文件内容身份，不代替几何收敛、能量收敛或频率判断。

4. newzmat：导出结构与重建Z矩阵#

以下命令在包内 work/tools/ 中运行，使用已恢复的本地检查点基名：

mkdir -p scratch
export GAUSS_SCRDIR="$PWD/scratch"
newzmat -ichk -oxyz water-restored water-export
newzmat -ichk -opdb water-restored water-export-pdb
newzmat -ichk -ozmat -rebuildzmat -nosymm -noround water-restored water-export-zmat
head water-export.xyz
head water-export-zmat.com

-oxyz 输出不带原子数和注释行的 Cartesian 文本，并非普通XYZ的完整文件头。本例输出内容为：

O 0.000000000000 0.000000000000 0.000000000000
H 0.000000000000 0.757000001960 0.587000002583
H 0.000000000000 -0.757000001960 0.587000002583

-opdb 输出PDB；PDB坐标通常只保留有限小数位。-rebuildzmat 根据几何重建Z矩阵；本例变量为两个约0.957924 Å的 O–H 距离和约104.417901°的 H–O–H 夹角。转换可以旋转坐标系，比较结构时应看原子间距与键角，不要求每个 Cartesian 分量完全相同。

本例从检查点导出时保留原 B3LYP route。换格式来源时仍应打开新GJF检查方法、基组、电荷、多重度与坐标，不把结构转换当作已经完成计算。

5. testrt：查看route如何解释#

testrt <<'EOF'
#p B3LYP/6-31G(d) Freq=Raman SCF=Tight Int=UltraFine

EOF

它打印 route 的内部链接与选项解释，不运行该分子的SCF，也不检查你的原子坐标是否合理。本例的完整输出在 results/testrt-route.log。

Gaussian作者的工具手册存档可帮助理解选项；该存档为较早G09版本，当前 C.01 可用写法以本页实算命令为准。

继续看电子密度与静电势、cube运算、频率工具与同位素。