在VMD中绘制Gaussian计算的分子振动矢量的方法

sobereva

在VMD中绘制Gaussian计算的分子振动矢量的方法

Method for plotting molecular vibrational vectors calculated by Gaussian in VMD

文/Sobereva@北京科音

First release: 2020-Sep-8    Last update: 2024-Feb-4

Gaussian用户观看freq任务产生的振动矢量一般都是通过GaussView看（虽然也有ChemCraft等其它一些程序也可以看）。然而，起码对于GaussView 6来说，GaussView显示振动矢量的一个很大不足是箭头太细，而且头部不够粗，导致有时候都看不清楚，放在文章里不够美观。另外，GaussView绘制分子结构的作图选项不够灵活，而且还收费。VMD是极其流行的化学体系可视化程序，免费、灵活、图像效果好，本文介绍如何通过笔者写的VMD作图脚本非常方便地绘制Gaussian的振动分析任务产生的振动矢量。VMD可以在http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/免费下载。

在这里下载笔者编写的绘图脚本和示例文件：http://sobereva.com/attach/567/file.zip。此脚本至少对于目前撰文时的VMD正式版中最新的1.9.3、Gaussian 09和16是完全适用的。

这里以绘制多巴胺的振动矢量为例进行演示。把文件包里的dopamine.out放到VMD目录下，这是多巴胺的Gaussian的freq任务的输出文件。然后我们得把这个.out文件转化成一个VMD可以认的结构文件的格式，比如可以把此文件载入GaussView，然后另存为.pdb或.mol2文件。也可以下载Multiwfn（http://sobereva.com/multiwfn），启动Multiwfn后载入此文件，然后选主功能100的子功能2，通过相应选项导出为.pdb或.xyz文件。

把文件包里的drawarrow.tcl和GauNorm.tcl都放到VMD目录下，然后用文本编辑器打开GauNorm.tcl，把开头的set filename后面的文件名改为dopamine.out。之后启动VMD，把多巴胺的结构文件载入VMD，然后在文本窗口输入source GauNorm.tcl执行此脚本，此时振动矢量信息就被读入了，与此同时定义了名为norm的绘制振动矢量的命令。之后在VMD的文本窗口输入比如norm 4，就可以把4号振动模式通过箭头画出来。

norm后面还可以接第2个参数，用来设置箭头长度是正则矢量的几倍，数值越大箭头越长，默认是3。norm后面还可以接第3个参数，用来设置箭头的半径，默认为0.05。比如norm 5 6 0.07就代表用6倍长度、0.07的半径绘制第5个振动矢量。默认是用黄色绘制箭头，如果想用别的颜色，把GauNorm.tcl中的draw color后面的yellow改成其它颜色名，比如cyan。

此例输入norm 17 5，然后令分子以CPK方式显示（在Graphics - Representation里把Drawing method改为CPK，再把Sphere Scale设为0.6），效果如下，可见非常理想！和GaussView显示的相对比，可见展现的信息是相同的，而GaussView画的箭头相比之下明显太小气了。

注意GauNorm.tcl开头还有个set ilinear语句，如果当前体系是线型体系，必须把后面的值改为1。

如果你在Gaussian做freq或opt freq任务中按照《在Gaussian中做限制性优化的方法》（http://sobereva.com/404）中的做法将N个原子的笛卡尔坐标冻结了，运行source GauNorm.tcl之前必须把里面set nfreeze后面的值设为N（默认为0，没有原子被冻结）。

如果你希望让箭头的始端位于各个原子上（和GaussView的风格一致），就把本文文件包里的drawarrow2.tcl放到VMD目录下，把GauNorm.tcl里的两处drawarrow都改为drawarrow2并保存。之后再按上文绘图即可。用norm 17 4命令，效果如下

liuyuje714

测试了一下1.9.4阿尔法测试版，需要先unset x，就可以正常工作。

snljty

liuyuje714 发表于 2020-9-8 21:34
测试了一下1.9.4阿尔法测试版，需要先unset x，就可以正常工作。

vmd这个有点儿无厘头啊，定义x为string是要闹哪样，明显x是用户非常常用的关键词吧...感觉1.9.4和1.9.3内置的tcl语法也不一样了，以前好多脚本都得改...
顺便，卢老师博文写的GauNorm.tcl，文件包里是GauNormal.tcl

sobereva

既然1.9.4有这么恶心的默认情况，脚本里新加了行if {[info exist x]} {unset x}，已更新了脚本

Peter_zhong

老师 原子标号能显示出来吗 我见您的图中没有

kay

sob老师，频率类似63.89的，该如何输入呢？刚才测试了一下，提示can't read "x(1,63.89)": no such element in array

冰释之川

kay 发表于 2020-9-9 09:34
sob老师，频率类似63.89的，该如何输入呢？刚才测试了一下，提示can't read "x(1,63.89)": no such element ...

输入振动模式的编号，不是其频率

kay

冰释之川 发表于 2020-9-9 09:52
输入振动模式的编号，不是其频率

好的，谢谢冰老师，误以为输入频率了

sobereva

Peter_zhong 发表于 2020-9-9 08:55
老师 原子标号能显示出来吗 我见您的图中没有

在VMD中显示原子序号的方法
http://sobereva.com/197

Peter_zhong

sobereva 发表于 2020-9-10 03:56
在VMD中显示原子序号的方法
http://sobereva.com/197

老师 按您博文说的做，原子数多的话，标签在一侧很乱，cpk模式下，标签还被遮住了。想请问您，还有什么软件是VMD和Gaussview的结合体吗？ 那样就可以使标签在原子中心不被遮挡，振动矢量又美观。谢谢老师

sobereva

Peter_zhong 发表于 2020-10-9 15:40
老师 按您博文说的做，原子数多的话，标签在一侧很乱，cpk模式下，标签还被遮住了。想请问您，还有什么软 ...

CPK下没法避免被遮挡。
只能PS

pyscf

前几天闲逛的时候看到了这个github项目 利用pymol来显示分子振动的动画 感觉比vmd的功能多一些
https://github.com/smutao/PyVibMS
感兴趣的小伙伴可以看一下

sobereva

对本文的脚本进行了更新，支持了振动分析时对原子做限制的情况，已给本文加入了以下内容：

如果你在Gaussian做freq或opt freq任务中按照《在Gaussian中做限制性优化的方法》（http://sobereva.com/404）中的做法将N个原子的笛卡尔坐标冻结了，运行source GauNorm.tcl之前必须把里面set nfreeze后面的值设为N（默认为0，没有原子被冻结）。

Nemoyu

老师，我第一次接触VMD，按您描述的方法做拉曼分子振动矢量图，但是到输入norm4这一步，会显示命令无效，请教一下问题在哪里呢？(脚本问题如下)谢谢老师！

can't set "x(1,1)": variable isn't array
vmd > norm4invalid command name "norm4

sobereva

Nemoyu 发表于 2023-3-1 20:22
老师，我第一次接触VMD，按您描述的方法做拉曼分子振动矢量图，但是到输入norm4这一步，会显示命令无效，请 ...

看清楚文中的每一个空格