Multiwfn光谱与自然跃迁轨道
提取乙烯六个TD激发态、绘制UV–Vis并导出第一态NTO，说明展宽、强度和振幅截断。
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本例对固定几何乙烯做B3LYP/6-31+G(d)的六态TDDFT，随后用Multiwfn提取UV–Vis与NTO。它展示文件准备和分析操作，六个状态不代表任意能区的完整实验吸收谱。
1 先得到真正含激发态的日志#
%nprocshared=1
%mem=1GB
%chk=result.chk
#p B3LYP/6-31+G(d) TD=(NStates=6,Root=1) SCF=Tight Int=UltraFine NoSymm
Excited-state practical ethylene-vertical-td
0 1
C -0.667392853157 -0.000000000000 -0.000000000001
C 0.667392853157 -0.000000000000 -0.000000000000
H -1.240234454855 0.924995647370 0.000000000002
H -1.240234454855 -0.924995647370 -0.000000000001
H 1.240234454855 0.924995647370 -0.000000000001
H 1.240234454855 -0.924995647370 0.000000000002
在独立目录完成Gaussian计算后：
g16 < ethylene-td.gjf > td.log
formchk result.chk td.fchk
光谱从 td.log 读激发能和振子强度；NTO还要完整轨道，因而同时使用 td.fchk。普通基态fchk本身没有这六个TD跃迁，不能拿它直接冒充光谱数据。
2 导出UV–Vis曲线#
Multiwfn td.log -nt 1 <<'EOF'
11
3
10
1
8
0.3
7
1
-1
-2
2
-3
q
EOF
11进入光谱、3选UV–Vis；10→1把横轴改为eV；8→0.3设置Gaussian半高全宽0.30 eV；7→1把曲线比例改为1；−1查看跃迁；−2导出 transinfo.txt；2导出 spectrum_curve.txt 和 spectrum_line.txt；−3返回，q退出。noGUI模式直接导数据，不需要调用图形窗口。
本例得到：
| 态 | 能量/eV | 波长/nm | 振子强度 |
|---|---|---|---|
| 1 | 7.1844 | 172.57 | 0.1255 |
| 2 | 7.4411 | 166.62 | 0.3444 |
| 3 | 7.4986 | 165.34 | 0.0 |
| 4 | 7.6703 | 161.64 | 0.0 |
| 5 | 8.1396 | 152.32 | 0.0 |
| 6 | 8.5966 | 144.22 | 0.0 |
能量和振子强度是电子结构计算结果；0.30 eV是人为选择的显示展宽，不能直接解释成预测的寿命。比例改为1后纵轴是相对强度，不沿用程序默认比例28700下的摩尔消光系数单位。spectrum_line.txt 每态打印三行 (E,0)、(E,f)、(E,0) 方便画竖线，本例不是18个激发态。
3 从日志和完整轨道生成第一态NTO#
Multiwfn td.fchk -nt 1 <<'EOF'
18
6
td.log
1
3
nto-state1.mwfn
0
0
q
EOF
18电子激发分析、6 NTO、读入TD日志、选态1、3导出mwfn。保留完整日志路径，尤其从别的工作目录启动时。然后读取导出的NTO波函数，按轨道网格流程取第8和第9轨道，分别是本例的主导空穴和粒子NTO：
Multiwfn nto-state1.mwfn -nt 1 <<'EOF'
5
4
8
5
-8,-8,-8
0.25,0.25,0.25
65,65,65
2
0
q
EOF
粒子把8改成9，另开目录保存cube。这个NTO粒子不应直接认作原来的规范LUMO；本例主要来自规范轨道10，而原始LUMO是9。
4 为什么NTO权重不是精确1#
本例Gaussian日志只保留第一态一个主要激发振幅，Multiwfn得到主导NTO权重 0.994811546，另约0.005188454未由打印数据覆盖。本图未把它强制归一成100%。如果研究需要高精度NTO权重或完整空穴–电子分析，应在计算前按Gaussian和Multiwfn手册准备充分精度的跃迁数据，不能靠后处理补造未打印的振幅。
NTO的mwfn文件 Energy 字段在这里用于储存NTO权重，不是基态Kohn–Sham轨道能量；不要从这两个字段计算带隙。TD检查点中的 Total Energy 也可能指选定激发态能量，读取基态能量时应明确核对 SCF Energy 与日志字段。
5 终端生成图与CSV#
bash compute.sh
head results/transitions.csv
bash plot.sh results/plotdata my-figures
本例前六态振子强度总和0.4699；有限绘图区间的展宽积分约0.469845，其尾部略有截断。这不是完整振子强度求和规则的检验，也不包含未计算的更高激发态。
继续操作与资料#
配套脚本的 controls.json 保存每项菜单输入；work/functional/ 是自己计算的原生文件，results/ 是CSV、数值说明与图片。用自己的结果重画：
bash plot.sh results/plotdata my-figures
科学使用请按所用方法引用Multiwfn及原生提示中的论文：原始论文、2024综述。菜单以本集群2026.10.18 noGUI版为例；官方主页与手册、官方快速入门可查其他输入与选项。
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