分享能调整结构对称性的一个方法

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本人最近在进行二聚体的研究，发现搭建二聚体有时候需要两个朝向不同的分子，这时候往往需要手动转向，往往难以转动准确，gaussview自带的对称化功能调整又十分有限，在复杂二聚体中点群工具容易判断不出来正确的点群，故写了个能自动调整结构使结构具有中心对称性的python代码。


首先我们准备好含有原子元素及坐标的txt文件（将二聚体分子的gjf文件中的原子坐标粘贴至txt文件）,命名为input.txt，注意将代码中的“保存的路径”改为实际路径（可打开终端用pwd查看）运行以下代码（使用终端或IDLE）

1. import numpy as np
   
2. 
   
3. def read_and_parse_data(filepath):
   
4.     with open(filepath, 'r') as file:
   
5.         data = file.readlines()
   
6.     coordinates = []
   
7.     labels = []
   
8.     for line in data:
   
9.         parts = line.split()
   
10.         label = parts[0]
    
11.         coords = np.array(list(map(float, parts[1:])))
    
12.         labels.append(label)
    
13.         coordinates.append(coords)
    
14.     return labels, np.array(coordinates)
    
15. 
    
16. def calculate_symmetry_center(coordinates):
    
17.     return np.mean(coordinates, axis=0)
    
18. 
    
19. def adjust_coordinates(labels, coordinates, center):
    
20.     adjusted_coords = []
    
21.     for coord in coordinates:
    
22.         adjusted_coord = center + (center - coord)
    
23.         adjusted_coords.append(adjusted_coord)
    
24.     return adjusted_coords
    
25. 
    
26. def write_adjusted_data(filepath, labels, adjusted_coords):
    
27.     max_widths = np.max([[len(format(x, '.8f')) for x in coord] for coord in adjusted_coords], axis=0)
    
28.     with open(filepath, 'w') as file:
    
29.         for label, coord in zip(labels, adjusted_coords):
    
30.             line = f"{label} " + ' '.join(format(x, f'>{max_widths[i]+1}.8f') for i, x in enumerate(coord)) + "\n"
    
31.             file.write(line)
    
32. 
    
33. def adjust_symmetry(filepath, output_filepath):
    
34.     labels, coordinates = read_and_parse_data(filepath)
    
35.     center = calculate_symmetry_center(coordinates)
    
36.     adjusted_coords = adjust_coordinates(labels, coordinates, center)
    
37.     write_adjusted_data(output_filepath, labels, adjusted_coords)
    
38. 
    
39. input_filepath = r"保存的路径\input.txt"
    
40. output_filepath = r"保存的路径\adjusted_output.txt"
    
41. adjust_symmetry(input_filepath, output_filepath)
    

复制代码

得到adjusted_output.txt，注意，当存在元素名称为双字母时（如Zn），adjusted_output.txt中的原子坐标的末位不与单字母元素（如C,N）的原子坐标末位对齐，此时需要手动调整，将txt文件中的坐标粘贴到gjf后，用gaussview打开，再使用对称工具，就能得到对称性较强的二聚体了。

注：本人是本科生，是计算机及计算化学半新手，故可能出现对Gaussview功能的了解不充分，该代码有一部分由chatgpt修改补充以解决bug及实现部分功能，还请诸位大佬指正