Gaussian IR、Raman与虚频判断
从乙醇21模式的原生IR/Raman、Hessian和实际扭转虚频出发，说明提取、绘图、单位及低频限制。
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本教程使用鸢算科技集群实际计算的9原子乙醇，Gaussian 16 C.01 AVX 厂商预编译 CPU 版本，B3LYP/6-31G(d)、UltraFine 积分网格。软件按用户独立初始化，不使用公共 Gaussian module；示例为单线程 CPU 参考，不作为 Intel Xeon 8173M 节点性能数据。
下载乙醇完整输入、实际数值摘录、CSV与绘图脚本，在新解压目录先查看结果：
bash run.sh
这一步无需 Gaussian，使用集群 ASE 3.29 的 Python、SciPy 和 Matplotlib 生成 analysis/、figures/。原生重算需先用 yskit gaussian-init 初始化个人环境，在已分配 CPU 的作业中执行 bash run.sh compute。包内每个输入1线程、1GB主机内存；按照整节点模板提交时，线程和内存应与实际分配对应。不要在登录终端直接启动正式客户计算。
results/*/output.log 是实际科学数值行摘录，native-fields.fchk.txt 是 formchk 的数值字段摘录，不包含轨道系数。二者不是完整日志或完整波函数；包内不分发 Gaussian 软件、二进制检查点。
1. 频率计算前先优化几何#
乙醇9个原子，是非线性分子，因此有 3N−6=21 个振动模式。在线性分子、周期晶体或受约束模型中，不直接套用这个计数。
本例使用 Opt=(Tight,CalcFC) Freq=Raman，同一任务先优化，再计算频率。输入见优化与构象比较。只写 Freq 不会自动替你完成结构优化。
bash compute.sh ethanol-trans-optfreq
bash compute.sh ethanol-gauche-optfreq
grep 'Frequencies --' work/ethanol-trans-optfreq/output.log
grep 'IR Inten' work/ethanol-trans-optfreq/output.log
grep 'Raman Activ' work/ethanol-trans-optfreq/output.log
grep 'Depolar (P)' work/ethanol-trans-optfreq/output.log
2. 这些输出量分别是什么#
| 输出 | 含义 | 单位 / 使用方式 |
|---|---|---|
| Frequencies | 谐振振动波数 | cm⁻¹，负数表示虚频 |
| IR Inten | 红外强度 | km mol⁻¹ |
| Raman Activ | Raman活动度 | Å⁴ amu⁻¹，不能直接当实验散射强度 |
| Depolar (P) | 平面偏振退偏比 | 无量纲，结合测量偏振条件理解 |
参考图使用原始离散谱线，没有经验缩放，也没有把活动度冒充绝对 Raman 光谱。若要展宽成连续曲线，需要明确线型与宽度；若换算 Raman 散射强度，还需激光波长、温度等设定。
head analysis/minima/ethanol-trans-optfreq-frequencies.csv
head analysis/minima/ethanol-gauche-optfreq-frequencies.csv
CSV同时包含原生波数、从质量加权 Hessian 独立计算的波数、IR强度、Raman活动度和退偏比。脚本先投影掉3个平动、3个转动模式，使用原生同位素质量，不能直接把未投影27×27矩阵的全部本征值当成21个振动。
3. 怎样判断虚频#
两个优化后构象的21个模式均为正数。为对照，另将受约束0°附近的坐标用于无约束 TS 优化，得到一阶扭转鞍点：
%Chk=result.chk
%NProcShared=1
%Mem=1GB
#p B3LYP/6-31G(d) Opt=(TS,CalcFC,NoEigenTest,Tight,MaxCycles=60) Freq Int=UltraFine SCF=Tight NoSymm
Ethanol unconstrained torsional saddle search
0 1
C 1.20596950 -0.40274986 0.00000000
C -0.00474869 0.52305884 0.00000000
O -1.24895047 -0.17550944 -0.00000000
H -1.06147472 -1.12475847 -0.00000000
H 0.02590867 1.17573580 0.88421084
H 0.02590867 1.17573580 -0.88421084
H 2.13979760 0.17049228 -0.00000000
H 1.20674645 -1.04476455 0.88994247
H 1.20674645 -1.04476455 -0.88994247
实际最低频率为 -353.5689 cm⁻¹，另20个振动模式为正。该负模式的相对位移确实转动羟基H；沿正负位移，C–C–O–H角向相反方向变化，主要键长变化很小。
bash compute.sh ethanol-torsional-ts
grep 'Frequencies --' work/ethanol-torsional-ts/output.log
grep 'Maximum Force' work/ethanol-torsional-ts/output.log | tail
cat analysis/ts/RESULTS.json
NoEigenTest 只是优化设置，并不能替代最终 Hessian 检查。普通稳定结构应检查没有显著虚频；过渡态应检查只有一个、且方向与目标反应相符的虚频，并进一步核对正反 IRC 和端点。
4. 小虚频和低频怎么处理#
先检查几何是否真正收敛、计算方法/基组/电荷多重度是否一致，再考虑收紧几何阈值、改善积分网格、沿模式轻微位移后重新优化。不要直接删掉负数或取绝对值来“修好”频率。
本例两个稳定构象的最低频率约251和271 cm⁻¹，没有实际出现几十 cm⁻¹的极软模式。对于柔性大分子，低频扭转常偏离谐振近似，对熵和自由能影响较大；可能需要受阻转子或明确的准谐振处理。本包未实施这些修正，也不把普通 RRHO 数值当作已修正结果。
继续看温压和热化学。
检查点、网格与已有频率的后处理#
按用途查看检查点与结构辅助工具、电子密度、静电势与网格、cubman网格运算、freqchk温压与同位素。提供完整终端命令、自己的检查点复算步骤、真实网格数据和高清图。密度网格特别区分Density与FDensity；温压/同位素重算说明固定几何与力常数的适用范围。