Gaussian 外电场与偶极响应实操

下载25份完整输入、原生数值与绘图脚本，解压到新目录后：

bash run.sh

默认读取已有数据，生成 analysis/ 和5张 figures/，不启动Gaussian。NumPy、Matplotlib来自集群ASE 3.29 Python环境；也可通过PYTHON指定自己的解释器。

需要重算时，先初始化个人Gaussian环境：

yskit gaussian-init

按照Gaussian输入与CPU提交申请CPU资源，在已分配的CPU作业中加载个人环境，然后运行：

bash run.sh compute

程序依次完成25份Gaussian输入、逐个运行formchk，再从自己的输出分析与画图。本例是Gaussian16 C.01 AVX厂商预编译CPU版本，个人独立初始化，没有公共Gaussian module或自编译器/MPI版本可以套用。每份输入1线程、1GB，按实际分配资源调整；不是GPU或Intel Xeon 8173M性能测试。

已有输出时另解压一份，避免覆盖。已有完整work而尚无analysis/figures时可用 bash run.sh analyze。公开 native-fields.fchk.txt 只是数值摘录，不是完整波函数；自己的CHK须先用formchk转换。

1. 先固定核几何，再加外场#

本例选择中性水的固定几何，B3LYP/6-31+G(d)、VeryTight SCF与UltraFine积分。分别沿X/Y/Z施加两套正负算符系数±0.001、±0.002原子单位，共12个有场单点，另加一个零场Polar参考。

固定核几何只研究电子响应，不包含原子重新优化造成的响应。中性水的偶极不随整体平移改变，便于先理解方向与符号；带电分子的偶极还需要固定原点。

2. 零场与有场的完整输入#

零场并计算解析极化率：

%nprocshared=1
%mem=1GB
%chk=result.chk
#p B3LYP/6-31+G(d) SCF=VeryTight Int=UltraFine NoSymm Polar

Solvent and electric response water-zero-polar

0 1
O 0.000000000000 0.000000000000 0.000000000000
H 0.000000000000 0.758600000000 0.587100000000
H 0.000000000000 -0.758600000000 0.587100000000

沿Z方向的两个输入只改变Field符号：

%nprocshared=1
%mem=1GB
%chk=result.chk
#p B3LYP/6-31+G(d) SCF=VeryTight Int=UltraFine NoSymm Field=Z+10

Solvent and electric response water-field-zp10

0 1
O 0.000000000000 0.000000000000 0.000000000000
H 0.000000000000 0.758600000000 0.587100000000
H 0.000000000000 -0.758600000000 0.587100000000

%nprocshared=1
%mem=1GB
%chk=result.chk
#p B3LYP/6-31+G(d) SCF=VeryTight Int=UltraFine NoSymm Field=Z-10

Solvent and electric response water-field-zm10

0 1
O 0.000000000000 0.000000000000 0.000000000000
H 0.000000000000 0.758600000000 0.587100000000
H 0.000000000000 -0.758600000000 0.587100000000

Field=Z+10 中10不是10V/Å，而是Gaussian该算符系数q=10×10⁻⁴=+0.001原子单位；Z-10为−0.001。±20对应±0.002。本例用NoSymm保留输入方向，并从真实FCHK External E-field核对实际系数，不能凭屏幕显示方向猜外场。

3. 从普通终端运行与读数#

在不同新目录放入不同输入，按分配资源加载个人环境后运行：

g16 < input.gjf > output.log
grep 'SCF Done' output.log
grep 'Dipole moment' output.log
grep 'Normal termination' output.log
formchk result.chk result.fchk
grep -A1 'Dipole Moment' result.fchk
grep -A7 'External E-field' result.fchk

包内成套重算用 bash run.sh compute；默认复画用 bash run.sh。CSV保留每个实际系数、总能量和三个偶极分量：

head analysis/fields.csv
ls figures

4. 别把算符正号直接当物理场正号#

这份Gaussian输入约定下，实际数值给出：dE/dq≈+μ(0)，dμ/dq≈−α。因此这里的物理电场F=−q，对应熟悉的 E(F)=E(0)−μ(0)F−½αF²+…。

圆点都是本例实际单点，线是零场局部响应展开，不代表又计算了连续的所有场。水的Z方向有非零永久偶极，能量对q的一阶变化能分辨符号；X/Y无相应永久偶极，一阶项接近零，只看能量二阶项无法判断场符号。

不要因为正负场结果不符合第一直觉就互换文件名或改结果符号。先检查输入方向、External E-field、零场偶极和能量差的定义；再与极化率的有限差分比较。

5. 换成自己的分子#

先在无场条件优化，再确定固定核几何响应还是有场结构优化，统一坐标轴、电荷/多重度和基组。用至少两种足够小的步长核对响应，SCF与数值积分应能分辨正负场的微小能量差。过强场、电子逸出或未束缚阴离子不能套线性响应公式。

Gaussian作者的Field手册存档说明整数系数与算符约定；旧版存档仅作为语法背景，本页方向和正负关系以上述实际输出为准。