调用Multiwfn计算分子间电荷转移积分的程序[测试版]

snljty · 发表于 Post on 2021-5-30 14:00:00

本帖最后由 snljty 于 2023-9-12 13:05 编辑

更新：加入了一个新功能，可以提供一个dimer的NBO的.47文件，只要里面包含Fock矩阵，程序可以从里面读取Fock矩阵，就不用折腾了。对于Gaussian用户，读取上一次dimer单点的chk文件后，写Guess=Read Population=NBORead，结尾空一行写$NBO ARCHIVE FILE= MYDIMER $END，重跑一遍，就会在工作目录下生成MYDIMER.47文件，然后执行本程序的时候加上-d47选项和这个文件的名字即可。这样就不需要提供下文的Fock矩阵了。

更新：刚才改了几个typo，并加入了一个新功能。当数值误差原因导致系数矩阵不可逆的时候，可以用-dF选项提供一个含有完整的dimer的Fock矩阵的文件，将直接从里面读取Fock矩阵。这个文件第一行应该是注释，后面应该是紧跟一个下三角矩阵记录的dimer的Fock矩阵。对于Gaussian用户，可以在计算一次dimer的单点后，读取上一次单点计算的chk文件，关键词加上Guess=Read IOp(5/33=3)，然后找输出文件最后一次出现Fock matrix (alpha)或者Fock matrix (beta)的地方，就是Fock矩阵，带着这行标题拷贝出来到新文件即可。

顺便可以猜一下，这个程序为什么要用Fortran写。

写在最前面：
此程序在若干个体系测试过，但是未进行更广泛的测试。另外在某些基函数有接近线性依赖，但是还没有被量化软件判断为线性依赖的情况下，可能由于Multiwfn输出的数据精度有限，读取导致的一些数值误差问题，出现系数矩阵不满秩进而不可逆的情况。

正文：
论坛中已经有很多计算电荷转移积分的程序了，比如http://bbs.keinsci.com/thread-11369-1-1.html以及http://bbs.keinsci.com/thread-14311-1-1.html。这些程序基本都是基于Gaussian的。考虑到Multiwfn极为丰富的波函数读取与操作功能，这里（2个月前写好的，因为测试较少没有发上来）写了一个利用卢老师的Multiwfn程序（http://sobereva.com/multiwfn/）读取轨道信息，然后读取Multiwfn的输出文件并使用格点能修正法计算分子间电荷转移积分的程序。程序地址在https://github.com/snljty/charge_transfer_integral。这个程序是用Fortran写的，Fortran 95的语法。

输入文件是dimer以及两个monomer各自包含GTO和MO信息的文件，诸如Gaussian的fch，ORCA的molden等文件。使用方法可以交互输入，也可以用命令行参数比如./Calc_coupling.x -d dimer.fch -m1 monomer1.fch -m2 monomer2.fch。注意monome1r的坐标应该是dimer坐标的前面部分，monomer2的坐标应该是dimer坐标的后半部分，两者坐标要和其在dimer中的坐标完全相同，而且顺序不可改变。另外注意Gaussian要加上NoSymmetry关键词。如果可能有基函数线性依赖关系，量化软件去掉这些成分后会导致系数矩阵为非方阵，不存在逆矩阵从而无法用这个方法计算。即使量化程序用某些关键词指定不去除线性依赖的基函数成分，后面对系数矩阵求逆也会报错。

bin目录里.exe拓展名的是Windows下的可执行文件，.x是WSL下编译的Linux版可执行文件。

使用前请务必确认Multiwfn已经正确安装且配置好，已经将Multiwfn可执行文件所在目录加入环境变量PATH，使得命令行输入Multiwfn即可启动Multiwfn，并且尽量用较新版本Multiwfn。如果要自行编译，还需要链接包含LAPACK和BLAS内函数的数学库。因为这个程序通常没什么计算量，图省事我直接链接LAPACK编译的。

这里放一下README.md文件和Windows下的可执行文件，还有几个测试文件。其余内容包括源代码在上面的github地址。

欢迎测试和反馈。

calc_coupling.exe (589 KB, 下载次数 Times of downloads: 370)

README.md (6.12 KB, 下载次数 Times of downloads: 243)

tests.zip (308.59 KB, 下载次数 Times of downloads: 243)

pyyu · 发表于 Post on 2021-6-7 15:46:14

作者能把linux版本也放上来吗

github总是进不去

snljty · 发表于 Post on 2021-6-7 16:34:52

本帖最后由 snljty 于 2021-6-7 16:45 编辑

pyyu 发表于 2021-6-7 15:46
作者能把linux版本也放上来吗github总是进不去

没有问题，链接已经发给你了。但是我的Linux版gcc缺一些静态库，有些动态库和你电脑上可能不太一样。如果有问题欢迎再反馈。

zzffzz33 · 发表于 Post on 2021-7-6 15:04:31

楼主你好，我使用的时候输入dim 以及 mon后，运行了三秒左右直接闪退了，请问应该是什么原因啊？是没有正确调用multiwfn吗？

snljty · 发表于 Post on 2021-7-6 15:10:06

zzffzz33 发表于 2021-7-6 15:04
楼主你好，我使用的时候输入dim 以及 mon后，运行了三秒左右直接闪退了，请问应该是什么原因啊？是没有正确 ...

终端里跑应该不会闪退吧，至少终端不会退出。麻烦给我截图看下屏幕上的全部输出。如果方便的话，可以把文件发给我测试一下。

zzffzz33 · 发表于 Post on 2021-7-6 16:43:27

snljty 发表于 2021-7-6 15:10
终端里跑应该不会闪退吧，至少终端不会退出。麻烦给我截图看下屏幕上的全部输出。如果方便的话，可以把文 ...

感谢您的回复，我用的就是test文件。把test里的三个out文件放在程序目录下，然后按提示敲了下三次回车之后闪退。我是不是遗漏了什么步骤，本人比较小白，

snljty · 发表于 Post on 2021-7-6 17:21:09

zzffzz33 发表于 2021-7-6 16:43
感谢您的回复，我用的就是test文件。把test里的三个out文件放在程序目录下，然后按提示敲了下三次回车之 ...

启动一个cmd.exe，在cmd.exe里面cd到文件所以目录，执行calc_coupling.exe，然后照常操作，然后麻烦把输出信息截屏或者拷贝下来发给我看。

indec · 发表于 Post on 2021-7-7 12:10:15

请问可以支持 HOMO-1 和 HOMO-1 之间的电荷转移积分吗？

snljty · 发表于 Post on 2021-7-7 12:47:37

indec 发表于 2021-7-7 12:10
请问可以支持 HOMO-1 和 HOMO-1 之间的电荷转移积分吗？

可以，有个选项是输出所有轨道之间的转移积分。你可以用calc_coupling.exe --help查看帮助菜单，然后看一下有个--full选项，然后从输出文件中找就行。只输出指定轨道间的功能没有做。

MAX-0309 · 发表于 Post on 2021-7-17 10:38:35

楼主，你好，我是用您开发的程序进行电荷转移积分计算，两个monomer之间的HOMO电荷转移积分可以算，LUMO电荷转移计算出现的是这个结果？请问是为什么呢？谢谢

snljty · 发表于 Post on 2021-7-17 15:21:11

MAX-0309 发表于 2021-7-17 10:38
楼主，你好，我是用您开发的程序进行电荷转移积分计算，两个monomer之间的HOMO电荷转移积分可以算，LUMO电 ...

Windows下算的么？方便把文件发给我测试一下么？谢谢

MAX-0309 · 发表于 Post on 2021-7-17 16:48:49

snljty 发表于 2021-7-17 15:21
Windows下算的么？方便把文件发给我测试一下么？谢谢

好的，麻烦您啦

xmdu · 发表于 Post on 2021-8-31 15:13:07

有使用教程吗

xmdu · 发表于 Post on 2021-8-31 15:13:49

有使用教程吗

snljty · 发表于 Post on 2021-9-13 11:50:56

xmdu 发表于 2021-8-31 15:13
有使用教程吗

本文一楼已经写明白了全部需要的操作指南，要注意的容易忽视的点还特意用红字标出来了，还贴上了接近1000字的README.md作为手册，程序启动直接用--help参数也可以查看好几十行不能更详细的使用说明。连测试文件都一起提供了，我真不知道你连着问我两遍是还想要什么样的教程。

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[辅助/分析程序] 调用Multiwfn计算分子间电荷转移积分的程序[测试版]

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