Gaussian 核自旋耦合J实操

下载9份完整输入、实际数值与6张图的绘图脚本，解压到新目录：

bash run.sh

先从配套数值生成 analysis/、nmr-shifts.csv 与 figures/。需要NumPy与Matplotlib，可使用集群ASE 3.29 Python环境，也可通过PYTHON指定自己的解释器。

从头重算前，先初始化个人Gaussian：

yskit gaussian-init

按Gaussian输入与CPU提交申请CPU资源，在已分配的CPU作业内加载个人环境，再运行：

bash run.sh compute

本例为个人授权Gaussian16 C.01 AVX厂商预编译CPU程序，没有公共Gaussian module或自行编译器/MPI版本可套用。整套输入最多使用4个CPU线程；TMS和显式同位素J计算4线程、2GB，其余1线程、1GB。申请资源须覆盖这些设置。默认入口只读自有数值；重算依次完成9份Gaussian、formchk、3次cubegen与分析画图。已有输出请另解压，完整work已有时可用 bash run.sh analyze。

公开的 native-fields.fchk.txt 是选定数值/基组/总密度摘录，不是完整波函数；分析自己的体系请从自己的CHK运行formchk。本组单点坐标来自已完成的优化；更换分子或优化结果后，要同步更新依赖的单点坐标。

1. 核自旋耦合J和化学位移是不同结果#

NMR=GIAO给屏蔽；加SpinSpin请求核自旋耦合。J描述核之间的耦合，单位Hz；不要把J矩阵直接当化学位移表。

本例在同一乙醇几何上明确指定¹³C、¹⁷O和¹H，电子仍为26电子中性单重态。完整输入：

%nprocshared=4
%mem=2GB
%chk=result.chk
#p B3LYP/6-31G(d) NMR=(GIAO,SpinSpin) SCF=Tight Int=UltraFine NoSymm

Ethanol magnetic-property spinspin

0 1
C(Iso=13) 1.171592164149 -0.403050689766 -0.000000000006
C(Iso=13) -0.006726532503 0.556916685590 -0.000000000006
O(Iso=17) -1.201076743568 -0.221755587510 -0.000000000001
H -1.953062098208 0.389286604240 0.000000000014
H 0.039662126550 1.209262019623 0.887716250593
H 0.039662126550 1.209262019623 -0.887716250593
H 2.118986840378 0.147543167958 0.000000000001
H 1.140320061155 -1.044590109792 0.886956786043
H 1.140320061155 -1.044590109792 -0.886956786043

C(Iso=13)与O(Iso=17)指定磁性同位素。这里只更改固定几何上的核参数，不代表已经重新计算同位素几何/零点修正。本例J使用这份Tight/UltraFine输入；前一篇精细屏蔽使用单独列出的响应网格输入，两份实际参数均保留，不混用结果。

2. 终端计算与读表#

g16 < input.gjf > output.log
grep 'Normal termination' output.log
sed -n '/Isotopes and Nuclear Properties:/,/Leave Link/p' output.log
sed -n '/Total nuclear spin-spin coupling J/,/Leave Link/p' output.log

先核对Isotopes、NucSpn与NMagM。NucSpn打印2I：本例C为1、O为5、H为1，即I分别为1/2、5/2、1/2。不要因为普通几何中常用¹²C或¹⁶O质量，就把它们当成这里的磁性核。

3. 实际J矩阵与四类贡献#

本例¹³C1—¹³C2的总J约45.2732Hz，¹³C2—¹H5约137.221Hz，¹H5—¹H6约−8.78828Hz。图和完整数据来自实际计算，不是按经验键型填出的参数。

原生输出分别打印FC、SD、PSO、DSO，四者相加得到总J。FC为费米接触，SD为自旋偶极，PSO/DSO为顺磁/抗磁自旋轨道贡献；不能在未检查原生分项时一概忽略后三者。

sed -n '/Fermi Contact (FC) contribution to J/,/Spin-dipolar/p' output.log
sed -n '/Spin-dipolar (SD) contribution to J/,/Paramagnetic/p' output.log
sed -n '/Paramagnetic spin-orbit (PSO) contribution to J/,/Diamagnetic/p' output.log
sed -n '/Diamagnetic spin-orbit (DSO) contribution to J/,/Total nuclear/p' output.log

4. J和K表不要混读#

本程序同时打印K与J，本例按实际核磁矩和自旋得到gN，并核对 Jij=gNi gNj Kij。这里gN是核参数，不是EPR的电子g张量。普通使用优先读取带单位的J表；替换同位素后要按新的核参数计算，不能直接复制旧J。

本例¹³C的磁矩0.702411核磁子、¹⁷O为−1.8938、¹H为2.792846；自旋如上。由 gN=μ/(I μN)得到1.404822、−0.75752、5.585692。负核磁矩参与符号转换，J与K符号不总相同。

这个小基组演示计算与取数，不作为高精度J参数推荐。¹⁷O还是四极核，本图不包含四极展宽、动态交换或真实线宽；磁性等价的核也不能仅凭矩阵中存在一个J值就画出可见的额外分裂。需要完整谱图时还要结合屏蔽、等价性与相应自旋哈密顿量。