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本帖最后由 coolrainbow 于 2020-6-11 11:58 编辑
ABCluster是一个十分高效易用的化学团簇全局优化软件。自2015年发布以来，已经再催化、反应、大气、金属等领域取得广泛应用，被多个高水平工作使用（如PNAS 2019, 116, 24966; JACS 2018, 140, 11020; Nanoscale 2020, 20, 5125）。2020年6月，ABCluster推出了2.1版。这个版本有很多重大更新，将分几个帖子介绍。
ABCluster最新版本的下载：http://www.zhjun-sci.com/software-abcluster-download.php
ABCluster的已发表应用：http://www.zhjun-sci.com/software-abcluster-stories.php
ABCluster的Gallery：http://www.zhjun-sci.com/software-abcluster-gallery.php
本文将介绍ABCluster 2.1的一个重要功能：生成具有特定点群的原子团簇。
ABCluster有一个模块叫做isomer，可以用于原子团簇的结构搜索。在之前的版本中，可以用isomer研究任意形状的团簇。从2.1版本开始，isomer可以指定只搜索特定点群对称性的团簇。这是一个非常好用的特性，将大大方便研究者的团簇研究。
ABCluster的优势：
（1）不限原子个数和种类；
（2）操作极其简单，只要isomer，不需要任何其它程序就可以生成结构。
（3）速度极快，不到1分钟就可以生成大量结构
（4）当然也可以链接xTB，Gaussian，ORCA等任意程序进行优化。
（5）几乎支持所有点群：Cs, Ci, Cn, Cv, Cnh, Cnd, Dnh, Dnd, S2n, T, Th, Td, O, Oh都可以，n可以是任意整数（也就是说，你可以产生C7v，D13h这种诡异的点群）（遗憾的是，由于某些数学推导尚未完成，I和Ih的点群尚不能完美生成，希望能在以后的版本实现。如果有人知道相关的算法的话，欢迎告知，我感激不尽!）
下面我来演示一下如何产生结构。
例1： Au20
考虑Au20，假设我要知道他的D3h点群是什么样的，那么只需要下面一个文件：au20.inp：
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au20 # Result file name
Au 20 # Symbols
C5h 2 2 2 # Structure types
10 # Maximal number of calculations
>>>>
cp $inp$ $out$ #如果你是Windows系统，换成: copy $inp$ $out$
>>>>
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第一行表示，将生成的结果存储在名字为au20-LM的文件夹里，第二行表示Au有20个。第三行就是点群：C5h. 后面的2 2 2 表示某种尺寸大小，可以多次尝试看看哪些参数比较合理。如果不知道的话，就选择2 2 2. 第四行表示生成10个结构。两个>>>>中间是命令，表示直接生成结构不用其它程序优化。你可以通过修改这里，是isomer调用xTB或者Gaussian或者其他软件来优化。可以参考ABClsuter手册。熟悉ABCluster的读者都知道，这个输入文件与之前版本的没有任何差别，只要把cube .. 之类换成C5h之类就可以。
现在开始生成结构，执行：isomer au20.inp > au20.out
几乎瞬间就生成了10个结构。
打开au20.out，你可以看到这些内容：
这就是点群生成的算法。其中“Delete the ugly one”是把一些丑陋的结构删除。相关算法以后有一会会开贴讲一下。
打开au20-LM，可以看到一大堆的xyz和gjf文件。可以用GaussView测试一下，没错就是C5h。
实际上，au20-LM里面所有的结构都是C5h对称性的。
如果你用下面的输入文件：
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au20 # Result file name
Au 20 # Symbols
Td 2 2 2 # Structure types
50 # Maximal number of calculations
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cp $inp$ $xxx$.xyz
xtb $xxx$.xyz --gfn 1 -o > $xxx$.out 2>/dev/null
energy=`awk 'NR==2{print $2}' xtbopt.xyz` ; sed -i "2c ${energy}" xtbopt.xyz
mv xtbopt.xyz $out$
rm $xxx$.xyz $xxx$.out charges wbo xtbopt.log xtbrestart
>>>>
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就可以研究Td对称性的Au20，并且每个结构用xTB优化。在我的机器上，第38个结构，就是著名的“金字塔”Au20.整个过程不超过20分钟。
例2： B12N12
假设我们想看看B12N12的D6h的结构，那么只要：
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b12n12 # Result file name
B 12 N 12 # Symbols
D6h 2 2 2 # Structure types
10 # Maximal number of calculations
>>>>
cp $inp$ $out$ #如果你是Windows系统，换成: copy $inp$ $out$
>>>>
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这样将生成10个D6h的结构。不过似乎都不怎么好看。（可以试试）
事实上，BN的团簇似乎更倾向于平面结构。ABCluster有专门的关键字可以只生成平面的点群，只要在相关的点群关键字后面加上“plane”即可。
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b12n12 # Result file name
B 12 N 12 # Symbols
D6h 2 2 2 plane # Structure types
10 # Maximal number of calculations
>>>>
cp $inp$ $out$ #如果你是Windows系统，换成: copy $inp$ $out$
>>>>
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这样就会生成10个平面的D6h结构。例如：
只要将isomer与xTB或者Gaussian连起来（参见Manual）,就可以生成更加合理的结构，并且可以按照能量排序。
你可以把上述文件中的“C5h”“Td”“D6h”换成任意的点群，如Cs, S8, Oh, C7h, D9d, .... 当然，有些结构肯定会非常不合理，需要用化学知识将其排除掉。
这些例子表明，使用ABCluster可以以黑箱的方式生成几乎任意点群的团簇，还可以指定生成平面的结构。希望这个程序能够帮助到相关的化学工作者 。
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发表于 Post on 2020-6-10 12:28:48
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