IRC 与 Mayer

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目录

• 1. 导入完整 IRC 路径
• 2. 创建随构型更新的测量标注
• 3. 切换构型并比较能量与标注
• 4. 导入各步的 Mayer 键级
• 5. 选择原子对并比较随步键级
• 6. 按 Mayer 键级着色并筛选连线
• 关键帧同屏与路径静态图
  • 7. 并列显示第 1、27、53 步
  • 8. 导出 IRC 能量与 Mayer 路径 SVG
• 附录：参数、原理与输入规范
  • A1. 了解 IRC、清单与步号
  • A2. 了解随步测量、精度与偏移
  • A3. 了解切步按钮与关联状态
  • A4. 了解 Mayer 键级与分析来源
  • A5. 了解原子对筛选与 IRC/Mayer 导出
  • A6. 了解色域、来源与失败处理
  • A7. 关键帧只读显示契约
  • A8. IRC 与 Mayer 静态科学图

路径均相对教程材料根目录（同时含 human/ 和 shared/）。先完成安装，按准备新工程开始；每次换对象后重新打开其对象属性。

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1. 导入完整 IRC 路径

本例为 53 帧原生 Gaussian GS2 分段 IRC，TS 在第 27 步，不包含端点松弛帧；不同于旧 69 帧数据。计算条件见当前样本说明，步号表示清单次序，不是物理时间。

详细说明见附录 A1：了解 IRC、清单与步号。

1. 点击 N 侧栏 → 导入与导出 → 导入 → 导入 IRC 路径（Import IRC Path）。
2. 在 CSV 清单：step,fchk 中选择文件 shared/data/public/gaussian-v2/P04/steps.csv（包含全部 53 帧有序 FCHK）。
3. 导入后在 QC 对象导航 中选中 IRC path，打开对象属性。
4. 在 IRC 路径（IRC Path） 面板中核对：
   • 初始显示为 步 1 / 53（Step 1 / 53）
   • 能量约为 -148.7649966558 hartree

2. 创建随构型更新的测量标注

详细说明见附录 A2：了解随步测量、精度与偏移。

1. 保持 IRC path 活动，进入 局部选择与标注 面板。
2. 点击 距离（Distance），配置参数：
   • 原子 1 / 原子 2：1 / 2（O–O 键）
   • 小数位数：6
3. 点击 二面角（Dihedral），配置参数：
   • 原子顺序：调整为 3/1/2/4（H–O–O–H 二面角）
   • 小数位数：6
4. 调整文字偏移避免遮挡分子，确保测量数值与辅助几何图形清晰可见。

3. 切换构型并比较能量与标注

详细说明见附录 A3：了解切步按钮与关联状态。

1. Step 1（反应起点）：
   • 核对参数：O–O 距离 1.396242 Å、二面角 -124.948142°、能量 -148.7649966558 Eh。
   • 截图保存至 human/screenshots/P04-irc-start.png。

2. Step 27（过渡态 TS）：
   • 点击 下一步（Next） 逐步推进至第 27 步。
   • 核对参数：O–O 距离 1.401928 Å、二面角 +180.000000°、能量 -148.7648830348 Eh。
   • 截图保存至 human/screenshots/P04-irc.png。

3. Step 53（反应终态）：
   • 继续推进至第 53 步（此时“下一步”按钮停用）。
   • 核对参数：O–O 距离 1.396242 Å、二面角 +124.948155°、能量 -148.7649966558 Eh。
   • 截图保存至 human/screenshots/P04-irc-end.png。

4. 连续点击 上一步（Previous），核对当前步号回到第 27 步备用。

4. 导入各步的 Mayer 键级

详细说明见附录 A4：了解 Mayer 键级与分析来源。

1. 保持 IRC path 活动，进入 对象属性 → IRC 路径。
2. 点击 导入 Mayer 结果（Import Mayer Results）。
3. 在弹窗中选择清单文件 shared/data/public/gaussian-v2/P04/mayer.csv。截图保存至 human/screenshots/P04-mayer-import.png。
4. 导入后大纲视图生成新对象 QC IRC Mayer orders。

5. 选择原子对并比较随步键级

详细说明见附录 A5：了解原子对筛选与 IRC/Mayer 导出。

1. 在 QC 对象导航 中选中 QC IRC Mayer orders 并打开对象属性。
2. 在 IRC 路径 面板设置参数：
   • 原子 A（从1开始）：1
   • 原子 B（从1开始）：2
3. 点击 读取原子对（Read Pair）：
   • 第 27 步回显键级约 0.987349。
   • 点击下一步至 28 步，键级变为 0.987345。
4. 切换回第 27 步，截图保存至 human/screenshots/P04-mayer.png。

6. 按 Mayer 键级着色并筛选连线

Mayer 连线来自导入的原子对及键级，距离推断的普通连线不是 Mayer 键级。完成后按共同保存方法保存到 work/human/gaussian-v2/P04/，导出目录也使用该版本路径；保留工程与 .qcdata/。

详细说明见附录 A6：了解色域、来源与失败处理。

1. 选中 IRC path，在对象属性中点击 显示 Mayer 连线（Show Mayer Bonds）。
2. 点击 Mayer 显示设置（Mayer Display Settings），配置显示与筛选参数：
   • 按键级下限筛选（Filter by Lower Bond Order）：开启
   • Mayer 键级下限（Minimum Mayer Order）：0.5
   • 色带范围：手动范围（Minimum=0, Maximum=1）
3. 确认视口仅保留成键明显的 3 条主要连线（1–2、1–3、2–4），其余弱相互作用连线被滤除。
4. 保持在第 27 步，截图保存至 human/screenshots/P04-mayer-colors.png。

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关键帧同屏与路径静态图

7. 并列显示第 1、27、53 步

详细说明见附录 A7：关键帧只读显示契约。

1. 选中原始 IRC path 原子视图，打开对象属性中的 构型显示比较（Display Comparison） → 创建关键帧显示副本（Create Keyframe Display Copies）。
2. 先核对弹窗中的源帧数、最低/最高可用能量帧及默认帧号；默认通常是首/中/末帧，不自动证明中间帧是过渡态。将 原始帧号（从 1 开始，逗号分隔）（Source frames (1-based, comma separated)） 设为 1,27,53；先关闭 刚体叠合到首个选定帧（Rigidly fit to first chosen frame） 和 叠加显示（Overlay instead of side by side），间距（Å；0 为自动）（Spacing (angstrom, 0 = automatic)） = 0 使用自动间距。
3. 确认后在新 QC Keyframes (display only) 集合看到三个独立原子显示副本。核对各副本的源步号 1、27、53，原路径仍可单独浏览。截图保存至 human/screenshots/P04-display-keyframes.png。

4. 需要叠加形状时再创建一组，启用 刚体叠合到首个选定帧（Rigidly fit to first chosen frame） 和 叠加显示（Overlay instead of side by side）；按需要隐藏上一组。该组按源坐标拟合到第一个指定步，显示旋转/平移不写回 FCHK 坐标。

固定副本保留来源步身份，不随路径导航切换，也不携带终点电荷、模式、轨道或场；不能把它作为新的静态科学参考。各副本独立显示并沿用原子外观；RMSD 与显式原子对应的操作见专题 01。

8. 导出 IRC 能量与 Mayer 路径 SVG

详细说明见附录 A8：IRC 与 Mayer 静态科学图。

1. 选中 IRC path，按统一结果与 CSV/SVG选择 导出（Export） = IRC 能量（IRC energy），保留 curve.csv、plot.svg、metadata.json。横轴是清单源步次序，纵轴为电子总能量（hartree）；本图不引入物理时间。
2. 选中本页已导入的 IRC-Mayer 结果对象，选择 导出（Export） = Mayer 路径曲线（Mayer path），按源原子对读取各条无量纲键级曲线。

这里使用实际路径逐步结果。单一固定构型的 Mayer/Wiberg/Fuzzy 表见专题 14，不能把静态多方法值拼成路径。

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附录：参数、原理与输入规范

A1. 了解 IRC、清单与步号

过渡态是反应路径上能量势垒处的构型。IRC（内禀反应坐标）用于跟随过渡态两侧的反应路径；这里导入沿路径计算的一组构型。本例贯穿两侧末端与中间过渡态，原子顺序为 O/O/H/H。过渡态只有一个虚频 −48.1468 cm⁻¹，对应 O–O 扭转；两侧末端的六个谐振动频率全正，负端最低为 185.0169 cm⁻¹、正端最低为 185.0168 cm⁻¹。

CSV manifest 是文件清单；step、fchk 两列把步号与对应的波函数文件配对。IRC path 是管理整条路径的根对象。

步 1 / 53（Step 1 / 53） 表示当前显示完整清单中的第一份构型。路径顺序为负二面角端点→过渡态→正二面角端点；这与程序从过渡态分别向两侧积分的计算顺序不同。步号不是物理时间。

52 份构型属于 native_gs2_accepted 阶段，TS 单列为 transition_state。Gaussian 的 Forward 对应本例负二面角端，Reverse 对应正二面角端。每段局部第 0 点是前一段已有边界，第 1 点是新接受点，边界只计一次。后续段用 Downhill 从前一接受构型继续，坐标保持同一 TS 原始笛卡尔坐标系。

逐段输入、日志和步长/父步映射见 shared/data/public/gaussian-v2/P04/energies.csv 与当前清单。TS 频率见 shared/data/public/gaussian-v2/P04/ts.log；两端直接在最后接受构型计算频率，见负端频率和正端频率。

常规单作业在平坦峰顶附近的早停限制仍存在，本例使用原生分段续算。旧 Gaussian-v1 的 69 帧路径、v3 包与旧工程保留为独立历史版本，不能与本例步号混用。

A2. 了解随步测量、精度与偏移

测量标注按源原子编号绑定当前构型。距离标注需要两个编号；二面角标注需要按测量顺序填写四个编号，本例用于观察 H–O–O–H 的扭转。

标注设置用来安排文字的精度和位置，便于比较不同步的测量值。

• 小数位数（Decimal places）：标签保留的小数位数；本例设为 6，便于对照过渡态附近的微小变化。
• 偏移（Offset）：移动文字相对测量位置的显示位置，用于避开分子或其他标签。
• 显示引线（Show leader）：显示标签与测量位置之间的引线，便于辨认文字对应的原子位置。
• 测量几何的显隐独立于文字引线：距离用两原子之间的 1:1 虚线，二面角用圆弧及两组三原子三角面。二面角圆弧以输入的第二、第三个原子的中点为圆心，平面垂直于这两原子确定的轴；半透明三角面显示输入的第 1–2–3 和第 2–3–4 个原子所在平面。
• 可见（Visible）：控制该标注是否显示；关闭后仍保留标注设置。

A3. 了解切步按钮与关联状态

IRC 路径（IRC Path） 的切步按钮控制根对象的当前构型；能量、原子位置和绑定的测量标注随当前步更新。

• 下一步（Next）：查看清单中的下一步；到最后一步时按钮停用。
• 上一步（Previous）：查看清单中的前一步；到第一步时按钮停用。

A4. 了解 Mayer 键级与分析来源

Mayer 键级是由电子结构计算得到的无量纲数值，用于比较指定原子对沿路径的成键变化；本例从每份原生 Gaussian FCHK 的总 SCF 密度矩阵与 IOData 重叠矩阵计算，采用 sum((P S)_AB × (P S)_BA)，并按 Multiwfn 兼容文本格式保存。step、mayer_output 清单把各步与相应的键级分析文件配对。

A5. 了解原子对筛选与 IRC/Mayer 导出

QC IRC Mayer orders 用原子对筛选要读的键级序列，再按路径的当前步显示其中一个值。

• 原子 A（从1开始）（Atom A (1-based)）、原子 B（从1开始）（Atom B (1-based)）：指定两个源原子编号；本例 1、2 对应两个氧原子。
• 读取原子对（Read Pair）：读取选定原子对的全部随步值。修改编号后需再次点击；该原子对必须出现在导入的分析结果中。
• 下一步（Next） / 上一步（Previous）：切换整条路径的构型，同时显示已读取原子对在该步的键级。

irc_steps.csv 保存各步的能量与来源文件信息，供整理路径能量变化；mayer.csv 保存所有源步、原子对及其键级，供比较成键变化。绘图时可用步号作横轴，能量（hartree）或无量纲键级作纵轴；步号不是时间。两份表可在表格或绘图软件中按步号对应查看。

A6. 了解色域、来源与失败处理

整条路径色域由全部导入步骤的最小、最大 Mayer 键级确定，便于跨步比较。手动范围用于统一不同工程的显示尺度。两种范围都只改变颜色；键级是无量纲数值。

所有步骤必须包含相同原子对集合；缺失值不会按零补齐。导入文件与 IRC 构型的步号、原子顺序必须对应，来源身份随数据保存。若提示原子对载体、源身份或节点图不一致，先撤销对内部载体或节点的改动，再切步；预检失败时不会推进到新构型。首版应在未映射其他标量颜色场的 IRC 原子视图上开启 Mayer 显示；配置 Mayer 后，如需其他标量场着色，请另建原子视图。

A7. 关键帧只读显示契约

默认帧号由可用源帧选择首、中、末项；能量极值提示只基于已有能量记录，不以默认中帧证明过渡态。每次创建得到独立集合；重复练习时隐藏旧组以免将不同组混看。副本保留来源帧身份和外观，剥离静态科学属性，不随原路径导航，也不能作为静态科学参考。刚体叠合仅改变显示位置。

A8. IRC 与 Mayer 静态科学图

IRC 图横轴是显式清单中的源步次序；电子能量单位与曲线元数据一同保留。Mayer 路径按源原子对和源步号组织，键级无量纲；缺步或缺值不能补成零。CSV 与 SVG 使用同一导出快照，不把横轴称为物理时间。