Multiwfn：分子偶极、四极矩与几何分析

下载Multiwfn轨道与分子性质示例包，保存为example.zip：

python3 -m zipfile -e example.zip .
cd multiwfn-orbital-property-examples
bash results.sh
bash read.sh
bash plot.sh

本例使用集群Multiwfn2026.10.18 noGUI，程序自带预编译CPU二进制；水和乙烯波函数来自实际Gaussian16C.01的B3LYP/6-31+G(d)计算，输入与数值波函数随包提供。这里复用已有波函数，不需要重新做Gaussian计算。完整重算13个短后处理条件可用sbatch run.slurm，结束后bash read.sh work analysis-new读取新结果，bash plot.sh analysis-new figures-new绘图。CPU模板按规则申请56核，程序每次只用1线程；这不是56核性能测试。

手动交互的程序路径为：

source /etc/profile.d/lmod.sh
module load multiwfn_nogui/2026.10.18
multiwfn_bin=/public/software/multiwfn_nogui/2026.10.18/Multiwfn_noGUI

下面列出的交互数字对应这个版本，换版本时先看屏幕上的菜单文字。批量运行时给每个任务独立工作目录，避免new.fch等同名输出互相覆盖。

1. 读取偶极与四极矩#

"$multiwfn_bin" inputs/water.fchk -nt 1

实际交互：

300
5
0
q

300进入其他功能菜单，5输出分子多极矩。将输入换成inputs/ethylene.fchk重复，可对照有极性的水与中心对称的乙烯。

水的偶极矩大小为2.260509 Debye（约0.889353 a.u.），乙烯为数值精度内的0。水分子的坐标在本例采用特定取向，因此分量正负只相对这个坐标系；旋转分子会改变分量，不改变偶极大小。

2. 四极矩比较先统一定义#

本例Multiwfn打印无迹笛卡尔四极矩。Gaussian fchk中对应字段与当前Multiwfn输出采用不同的归一约定，本例需要乘3/2后比较，不是单位换算。以水的XX分量为例：Gaussian字段−1.35266213，Multiwfn−2.028993 a.u.。

cat data/multipoles-Gaussian-comparison.csv

CSV同时保留原始Gaussian字段、原生Multiwfn值与同一定义下的参考值。换程序时还应核对原点、坐标系、带电体系的原点依赖，以及所报告的是普通四极矩还是无迹张量；不能见到相同“a.u.”就直接相减。

3. 从同一份波函数读取结构几何#

本例实际菜单输入：

26
1
1,2,3
q
0
q

菜单26的几何分析选择全部三个原子，输出距离与相关结构信息。水的O–H距离约0.959250 Å，H–H约1.5172 Å。H–O–H角及核间排斥能由随包读取脚本直接使用全精度坐标和核电荷求出；不要把脚本推导的角度冒充某一条原生菜单打印。

cat commands/water-geometry.txt
cat data/water-geometry.csv

几何CSV和多极矩CSV可直接下载。用于论文时，先明确理论方法、基组、几何状态与张量定义；本例重点是把完整操作和定义核对串起来。Multiwfn菜单与理论解释可查官方主页及手册。