ORCA振动缩放、投影与模式动画

对已有Hessian做后处理，除了同位素质量，还常涉及频率缩放、整体自由度投影和模式可视化。本篇继续使用乙醇同位素实例，给出这三个操作和IR文件列的实际含义。

下载同一份完整资料包，按前文运行 bash run.sh，无需再次做结构优化或频率力计算。工具为ORCA6.1.1官方预编译版，配套OpenMPI4.1.8（GCC13.3构建）；单CPU进程后处理即可。

1. 在Hessian副本上改频率缩放#

文件中的字段为：

$frequency_scale_factor
  0.96000000

本例预先准备了具有相同Hessian和轻同位素质量的副本：

module purge
module load orca/6.1.1
cp inputs/ethanol-scale096.hess scale-demo.hess
"$ORCA_ROOT/orca_vib" scale-demo.hess > scale-demo.out
grep -A 32 'VIBRATIONAL FREQUENCIES' scale-demo.out

21条内部频率均变为未缩放结果的0.96倍。这里用0.96演示文件操作，实际与实验比较时，应选择适合所用方法、基组和性质的依据。改变显示缩放因子不等于重新计算了非谐势能面。

2. 默认投影与-noproj有什么区别#

对这组独立乙醇分子，默认去掉3个整体平移和3个整体转动自由度。保留这项默认设置，内部振动为21条。

下面的实际对照关闭了投影：

cp inputs/ethanol-noproj.hess raw-demo.hess
"$ORCA_ROOT/orca_vib" raw-demo.hess -noproj > raw-demo.out
grep -A 15 'VIBRATIONAL FREQUENCIES' raw-demo.out

这时前6个整体残余模式约为 −4.58、−0.68、−0.20、16.03、19.96、36.16 cm⁻¹。它们不作为这篇的内部振动或IR吸收模式；常规独立分子仍采用默认投影。若模型中存在外场或点电荷，应依据相应模型判断整体运动是否仍是自由运动。

真正的内部虚频应结合振动方向、结构优化和计算设置检查，不能用随意切换投影来替代这一步。

3. 导出当前同位素的模式动画#

前文已经生成更新后的 OD-demo.hess。在独立目录中执行：

mkdir animation-demo
cp OD-demo.hess animation-demo/case.hess
cd animation-demo
"$ORCA_ROOT/orca_pltvib" case.hess 21 26
ls case.hess.v021.xyz case.hess.v026.xyz
head case.hess.v021.xyz
cd ..

这里明确选择两个模式号，分别输出各20帧的XYZ：21是O–D伸缩，26主要对应新的C–H伸缩。先核对当前频率与振动方向，再选择自己的模式号。可以用OVITO等支持多帧XYZ的软件查看。

图中的箭头来自本次原生20帧输出，只表示展示方向与相对位移；这些帧不是MD轨迹或某个温度的热快照。XYZ注释里的 −1000 是工具占位值，不是电子能量。原生元素标签仍是H，同位素质量由Hessian中的质量列确定。

4. IR文件里的T²、Int和1000基线#

这组 orca_vib 更新后的 $ir_spectrum 有5列：波数、T²、TX、TY、TZ。从该HESS生成的 .ir.stk 第二列是跃迁偶极矩平方T²，而常规ORCA主输出的光谱表另有 eps 和积分 Int 列。

因此本包分别保存原生T²权重与换算的积分IR强度，后者单位为km/mol。对未经验缩放的谐振动，两者转换包含频率因子，不能仅换一个列标题就视为同一量。

原生 .ir.dat 还有1000的显示基线，画吸收方向时需要先去掉该偏移；它不代表实测透射率。前文图中的原生曲线与积分IR曲线分别标明权重，并各自归一化。

head work/map-hess-OD/case.hess.ir.stk
head work/map-hess-OD/case.hess.ir.dat
head tables/frequencies-ir.csv

frequencies-ir.csv 中保留 native_T2_au、integrated_IR_kmmol 和频率缩放字段；未投影的前6个整体残余模式没有填写物理积分IR强度。

5. 再次处理文件时保留精确输入#

orca_vib 会重写传入文件的频率和模式，并将输出质量写成5位小数。本包保留原始Hessian、每组 before-native.hess 以及输入/输出质量对照。重跑时从精确输入副本开始，避免反复编辑已被重写的文件。

head tables/input-and-written-masses.csv
bash analyze.sh work

脚本直接核对相同的Cartesian Hessian、相对几何、质量加权频率、模式方向、量子IR跃迁强度和实际导出文件。

选项参考ORCA振动工具与动画说明和频率缩放说明。