过渡态是自旋极化单重态时找TS和跑IRC流程分享（以坛友的实际问题为例）

Stardust0831

昨晚，翻论坛时看见坛友@Solitude198 在帖子《给大家代算（不收费）》中发布的代算请求：

我以此为例，分享一下过渡态是自旋极化单重态时找TS和跑IRC的流程。计算软件为 Gaussian 16:  ES64L-G16RevA.03。
本轮计算的完整输入输出文件链接（含chk文件）: https://pan.baidu.com/s/1pm2RibhDDQ7CwbJL6esX0g?pwd=ce8q 提取码: ce8q
本轮计算的gjf和out文件： Solitude198.zip (3.06 MB, 下载次数 Times of downloads: 114)

2025-3-26 02:16 上传 Uploaded

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如果大家有类似的计算需求，也可以在本贴留言，我会在精力允许的情况下尽量帮忙解决大家计算中遇到的问题。（不收费，给点eV就行）（需要提前确认好自己有对应软件的版权）
如果想系统学习高斯搜索过渡态的技巧，欢迎大家报名：北京科音中级量子化学培训班。sob老师在这个培训班中有非常细致的过渡态搜索技巧的讲解。

以下为计算流程：
首先运行ts_transform-guess.gjf产生稳定的波函数：

1. %chk=ts_transform_guess.chk
   
2. #p stable=opt 6-31g(d,p) em=gd3bj upbe1pbe guess=mix nosymm
   
3. 
   
4. Generated by Multiwfn
   
5. 
   
6. 0 1
   
7. 坐标略

复制代码

然后运行ts_transform.gjf读取上一步产生的稳定的波函数搜索TS：

1. %oldchk=ts_transform_guess.chk
   
2. %chk=ts_transform.chk
   
3. #P PBE1PBE/6-31G** em=gd3bj opt=(calcfc,ts,noeigen,nomicro,maxstep=5) freq guess=read Geom=AllCheck
   
4. 
   
5. Generated by Multiwfn
   
6. 
   

复制代码

检查虚频无误后，运行IRC-forward_transform.gjf和IRC-Reverse_transform.gjf，读取TS任务的波函数和hessian矩阵分别跑两个方向的IRC（此时需要读取初猜波函数，所以两个方向必须分开跑）：

1. %oldchk=ts_transform.chk
   
2. %chk=IRC-forward_transform.chk
   
3. #P PBE1PBE/6-31G**  em=gd3bj IRC(forward,rcfc,Maxpoints=200,LQA) guess=read Geom=AllCheck
   
4. 
   
5. Generated by Multiwfn
   
6. 
   

复制代码

1. %oldchk=ts_transform.chk
   
2. %chk=IRC-Reverse_transform.chk
   
3. #P PBE1PBE/6-31G** em=gd3bj IRC(Reverse,rcfc,Maxpoints=200,LQA) guess=read Geom=AllCheck
   
4. 
   
5. Generated by Multiwfn
   
6. 
   

复制代码

最后取出两个方向的IRC的最后一个点，进行结构优化以得到反应物和生成物结构：

1. %oldchk=IRC-Reverse_transform.chk
   
2. %chk=opt-Reverse_transform.chk
   
3. #P PBE1PBE/6-31G** em=gd3bj opt freq guess=read Geom=AllCheck
   
4. 
   
5. Generated by Multiwfn
   

复制代码

1. %oldchk=IRC-forward_transform.chk
   
2. %chk=opt-forward_transform.chk
   
3. #P PBE1PBE/6-31G** em=gd3bj opt freq guess=read Geom=AllCheck
   
4. 
   
5. Generated by Multiwfn

复制代码

最后，可以在得到的结构的基础上用更高的计算级别算单点，结合shermo用RRHO模型计算反应物、生成物和过渡态的自由能，并基于自由能绘制能量台阶图即可。此处必须用RRHO模型而不能用准RRHO模型的原因是过渡态的虚频就是需要被投影掉的，此时准RRHO对虚频的处理就明显不合适了。

笔者能力有限，如有错漏，欢迎指正。

BeMgCaSrBa

话说，直接用casscf搜索过渡态会不会更好

Stardust0831

123456mmm 发表于 2026-5-29 15:34
老师，我想问一下，你知道如何计算开壳单重态过渡态吗

本文不就是讲的自旋极化单重态的情况下找过渡态么

123456mmm

老师，我想问一下，你知道如何计算开壳单重态过渡态吗

123456mmm

Stardust0831 发表于 2026-5-28 16:57
带stable=opt通常就可以给出稳定的波函数了。这通常意味着你得到了“当前自旋多重度下”的能量最低的电子 ...

好的，谢谢老师

Stardust0831

123456mmm 发表于 2026-5-28 16:34
抱歉老师，写错了，是开壳层。我的意思是说，用你给的这个流程找过渡态，这样最终得到的是不是就是最终稳 ...

带stable=opt通常就可以给出稳定的波函数了。这通常意味着你得到了“当前自旋多重度下”的能量最低的电子态。
基于稳定波函数当初猜开展后续计算，后续的波函数也通常是对的，不放心可以对最终优化好的结构也再stable一次。

123456mmm

Stardust0831 发表于 2026-5-28 16:29
没懂你这个单壳层是啥。如果是自旋极化单重态，即使你先RKS算stable=opt，也会提示你The wavefunction ha ...

抱歉老师，写错了，是开壳层。我的意思是说，用你给的这个流程找过渡态，这样最终得到的是不是就是最终稳定的过渡态，它会自动确定好该过渡态应该是闭壳层还是开壳层。

Stardust0831

123456mmm 发表于 2026-5-28 16:21
老师，那这个过程是不是会自动找到该过渡态是闭壳层还是单壳层哪个更稳定了。

没懂你这个单壳层是啥。如果是自旋极化单重态，即使你先RKS算stable=opt，也会提示你The wavefunction has an RHF -> UHF instability.并在最终拿到正确的自旋极化单重态。如果基态是闭壳层，uks的两套轨道会迭代成一样的、和RKS等价。

123456mmm

Stardust0831 发表于 2026-5-28 16:01
带上stable=opt后程序会尝试迭代出稳定的波函数，stable=opt不涉及结构优化相关。
这之后还需要读取稳定 ...

老师，那这个过程是不是会自动找到该过渡态是闭壳层还是单壳层哪个更稳定了。

Stardust0831

mmm146 发表于 2026-4-2 13:24
你好，我想问一下，如果我刚开始就用更高的计算级别来找过渡态，那么用你这个方法得到的过渡态是不是可以直 ...

完全可以在你“更高的计算级别下”用这个“先stable=opt，再优化”的思路。
可以在这个过程中带溶剂模型来体现溶剂环境，类似PCM这种隐式溶剂模型也会影响势能面的，某些溶剂中反应是需要带溶剂模型才能找到对应过渡态。
“先固定优化再解固定”不是必经流程，这只是辅助找过渡态结构的技巧之一。
不论使用何种技巧，只要过渡态结构优化收敛且波函数稳定即可。

Stardust0831

123456mmm 发表于 2026-5-28 15:19
老师，我问一下，如果过渡态是电荷为-1，自旋多重度为1，是不是也可以用这个方法找过渡态，这样直接找到的 ...

带上stable=opt后程序会尝试迭代出稳定的波函数，stable=opt不涉及结构优化相关。
这之后还需要读取稳定的波函数当初猜开展后续的opt=TS的计算。

123456mmm

老师，我问一下，如果过渡态是电荷为-1，自旋多重度为1，是不是也可以用这个方法找过渡态，这样直接找到的过渡态是不是就是最稳定的了。我第一步这样可以吗：#p stable=opt b3lyp/genecp empiricaldispersion=gd3bj guess=mix nosymm

mmm146

你好，我想问一下，如果我刚开始就用更高的计算级别来找过渡态，那么用你这个方法得到的过渡态是不是可以直接当气相使用了，在算溶剂里的单点能时直接读取这个chk文件就行了。因为我找过渡态的时候是先固定优化再解固定的，还需要再进行一遍我之前的过程吗。

云边的小卖铺

Stardust0831 发表于 2025-11-16 12:30
1.可以取出opt任务对应的chk文件，转成fchk等格式后用Multiwfn查看自旋密度来确定是不是仍然是自旋极化单 ...

好的，谢谢老师。

Stardust0831

云边的小卖铺 发表于 2025-11-16 10:19
感谢您的回复，最近我尝试了一个自旋极化单重态的计算。找到TS，IRC趋势正确（分别跑两端，和您帖子过程 ...

1.可以取出opt任务对应的chk文件，转成fchk等格式后用Multiwfn查看自旋密度来确定是不是仍然是自旋极化单重态。可以读chk中的波函数做stable=opt计算来确认波函数稳定性。
2.TS正确性需要结合具体反应和具体的计算输出文件讨论。
3.IRC的时候可以选择更小的步长（stepsize），或者删掉LQA关键词用默认的HPC（但用HPC可能遇到矫正步不收敛）。这俩方法都能得到更平滑的IRC。