编写构造片段组合波函数程序时，遇到的与Gaussian读取fchk相关的问题

Accelerator · 发表于 Post on 2022-12-4 13:46:35

本帖最后由 Accelerator 于 2022-12-4 14:02 编辑

最近为了解决Gaussian自带的生成片段组合波函数的一些功能上的不足，正在编写一个基于各个片段的fchk构造片段组合波函数的程序。其中片段组合波函数是根据http://sobereva.com/82中提到的方法构造的，即依次读取各片段fchk中Alpha MO coefficients和Beta MO coefficients，构造分块矩阵并用0补足，然后转成新的轨道系数矩阵。结果发现了如下现象：
1. 对于UKS计算，发现在fchk中写入Alpha MO coefficients和Beta MO coefficients后，guess=read时并不足以让Gaussian读出正确的波函数。以附件的frag1.fchk为例，这是经过尝试发现的能让Gaussian正确读取的最简形式。其中ILSW的部分是必不可少的：

Num ILSW I 100
ILSW I N= 100
1 0 0 0 2 1
0 0 0 0 4639 -1
4 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0
1 1 0 0 0 0
0 0 100000 0 -1 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0
0 -2000000000 1 0 0 0
0 0 121 52 0 0
0 0 58 0 0 0
0 0 0 0 0 1
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0

复制代码

这个fchk中所记录的波函数是已经收敛的，如果被正确读取，应当识别为<S**2>= 1.1808 S= 0.6962，然后在1圈之后就收敛。但如果没有ILSW部分，则会识别为<S**2>= 0.75，并且迭代到一个不稳定的波函数。
2. 由上可以推断，Gaussian在guess=read时，会进行许多变换（可以容易想象的肯定会进行分子结构和轨道的投影，但既然fchk中的已经是完全相同水平下收敛的轨道，还投影什么？所以肯定有其他机制），并且会导致波函数发生很大变化。如果写guess=copychk而不是guess=read，那么即使没有ILSW部分，也能正确识别，立刻读取到一个已经收敛到的波函数。
但是：上述fchk中记录的轨道是已经收敛好的，那么guess=copychk可以成功。而对于一个从片段构造出来的轨道，例如附件mixed.fchk，就不奏效了。例如附件中的mixed.fchk，如果写guess=read，则可以读取（但会像上述一样读取到一个不稳定的波函数），而写guess=copychk会立刻报错：

Operation on file out of range.
FileIO: IOper= 2 IFilNo(1)= -528 Len= 4278 IPos= 0 Q= 23237896873400
dumping /fiocom/, unit = 1 NFiles = 56 SizExt = 524288 WInBlk = 512
defal = F LstWrd = 659456 FType=2 FMxFil=10000

复制代码

其中提到out of range，但根据我的愚见，系数矩阵的维度是正确的，似乎不应该存在程序想读取某些东西但没有读到的情况。

所以这就带来了几个问题：
1. fchk中的ILSW部分是什么含义？Gaussian手册中似乎对此完全没有解释。
2. guess=read的机制究竟是什么？为何会导致读取到错误的波函数？
3. guess=copychk时报错的成因是什么？

不知是否有人对此有了解，感谢大家。

mixed.fchk (282.09 KB, 下载次数 Times of downloads: 0)

frag1.fchk (205.77 KB, 下载次数 Times of downloads: 0)

mixed.gjf (2 KB, 下载次数 Times of downloads: 0)

frag1.gjf (1.58 KB, 下载次数 Times of downloads: 0)

hebrewsnabla · 发表于 Post on 2022-12-4 17:00:44

本帖最后由 hebrewsnabla 于 2022-12-4 17:05 编辑

MOKIT源码里面也有 https://gitlab.com/jxzou/mokit/-/blob/master/src/read_fch.f90

另外，在开源程序里面做这个比费劲研究闭源程序舒服多了。

sobereva · 发表于 Post on 2022-12-4 15:05:33

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Accelerator · 发表于 Post on 2022-12-4 14:15:42

最新进展：在发帖之后想到，虽然不知道ILSW是什么东西，但如果随便写点什么，会怎么样？于是就在fchk中写上：

Num ILSW I 1
ILSW I N= 1
1

复制代码

嘿，您猜怎么着，成了！guess=read可以正确读取了。
但这其中的原理仍然不明，不知大家是否有线索。

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