示例 06：频率计算、红外拉曼与热化学（Gaussian 16）¶

目的¶

用几个小分子练习 Gaussian 16 频率计算和热化学分析的完整流程：

Opt Freq=Raman：谐振频率、IR 强度和 Raman 活性；
Temperature=/Pressure=：改变热化学的温度和压力；
Freq=(ReadFC,ReadIsotopes) 与 H(Iso=2)：两种同位素替换写法；
Freq=Anharmonic：VPT2 非谐频率；
Freq=ReadFC + Pressure=24.4654：不重算 Hessian，直接得到 1 mol/L 标准态的自由能；
低水平 Opt Freq + 高水平单点（--Link1--），再用 GoodVibes 做 qRRHO 和 1 M 校正。

文件说明¶

文件	体系	演示内容	依赖
`h2o_opt_freq_raman.gjf`	H2O	`Opt Freq=Raman`，B3LYP-D3(BJ)/def2-TZVP	—
`freq_temperature_pressure.gjf`	甲醇	`Opt Freq Temperature=373.15 Pressure=2.0`	—
`d2o_freq_readisotopes.gjf`	D2O	`Freq=(ReadFC,ReadIsotopes) Geom=AllCheck`，从 H2O 的 chk 读力常数	需要 `h2o_opt_freq_raman.chk`
`d2o_freq_iso_inline.gjf`	D2O	坐标中写 `H(Iso=2)`，从头 `Opt Freq`	—
`formaldehyde_freq_anharmonic.gjf`	甲醛	`Opt=VeryTight Int=SuperFine Freq=Anharmonic`	—
`freq_readfc_rethermo.gjf`	H2O	`Freq=ReadFC Geom=AllCheck Pressure=24.4654`，即 298.15 K 下 1 mol/L 标准态	需要 `h2o_opt_freq_raman.chk`
`highlevel_sp_plus_thermo.gjf`	乙醇	第 1 步 B3LYP-D3(BJ)/def2-SVP `Opt Freq`，第 2 步 ωB97X-D/def2-TZVP 单点	—
`goodvibes_run.sh`	—	GoodVibes 命令示例（qRRHO、1 M、关闭缩放、单点组合、Truhlar 准谐振）	需要上面各作业的 log 和 GoodVibes
`run_g16.sh`	—	最简 Slurm 作业脚本（8 核、16 GB）	—

起始结构：H2O、D2O、甲醛按常用实验近似几何参数手工搭建；甲醇和乙醇由 RDKit（ETKDG + MMFF）生成。

运行步骤¶

cd Gaussian/examples/06-freq-thermo

# 1) independent jobs
for f in h2o_opt_freq_raman freq_temperature_pressure d2o_freq_iso_inline \
         formaldehyde_freq_anharmonic highlevel_sp_plus_thermo; do
    g16 < $f.gjf > $f.log
done

# 2) jobs that read h2o_opt_freq_raman.chk (run after step 1)
g16 < d2o_freq_readisotopes.gjf > d2o_freq_readisotopes.log
g16 < freq_readfc_rethermo.gjf  > freq_readfc_rethermo.log

# 3) quasi-harmonic thermochemistry (pip install goodvibes)
bash goodvibes_run.sh

Slurm：sbatch run_g16.sh h2o_opt_freq_raman.gjf，依赖 chk 的作业要等前一个作业结束后再提交（或用 sbatch --dependency=afterok:<jobid>）。formaldehyde_freq_anharmonic 要沿每个简正模式做数值微分（甲醛约十几次 Hessian 计算），比其他作业慢得多。

预期结果 / 如何检查¶

# termination (Opt Freq jobs: 2 lines; ReadFC jobs: 1 line; Link1 job: 3 lines)
grep -c "Normal termination" *.log

# minima: no imaginary frequencies
grep "imaginary frequencies" *.log

# harmonic frequencies, IR and Raman
grep -E "Frequencies --|IR Inten|Raman Activ" h2o_opt_freq_raman.log

# isotopes: both D2O jobs should give the same frequencies
grep "Frequencies --" d2o_freq_readisotopes.log d2o_freq_iso_inline.log

# thermochemistry block, temperature and pressure actually used
grep -E "Temperature .* Kelvin|Rotational symmetry number" *.log
grep -E "Zero-point correction|Thermal correction to Gibbs|Sum of electronic and thermal Free" *.log

# anharmonic results
grep -A 12 "Fundamental Bands" formaldehyde_freq_anharmonic.log

判断标准：

作业	应该看到
H2O	3 个正的频率，次序为弯曲（A1）、对称伸缩（A1）、反对称伸缩（B2）；有 `Raman Activ` 行；`Rotational symmetry number 2.`
甲醇	`Temperature 373.150 Kelvin. Pressure 2.00000 Atm.`
两个 D2O 作业	频率相同（数值误差范围内），并且明显低于 H2O；ReadIsotopes 作业几乎不耗时
`freq_readfc_rethermo`	与 H2O 作业相比，`Thermal correction to Gibbs Free Energy` 大约增加 0.00302 Eh（约 1.89 kcal/mol）
甲醛	有 `Anharmonic Zero Point Energy` 和 `Fundamental Bands` 表，`E(anharm)` 一般低于 `E(harm)`
乙醇 Link1	第 1 步给出热校正，第 2 步给出 ωB97X-D 的 `SCF Done`；GoodVibes 的 `--spc link` 输出中带 `_SPC` 后缀的列

参考：气相实验基频 H2O 约 1595/3657/3756 cm⁻¹，D2O 约 1178/2671/2788 cm⁻¹，甲醛约 2782、1746、1500、1167、2843、1249 cm⁻¹（NIST CCCBDB 实验振动数据）。谐振计算值一般比这些数值高几个百分点。

本目录不提供计算输出，具体数值请以自己的结果为准。

注意事项¶

频率必须与优化使用同一理论水平。所有示例都用 Opt Freq 写在同一 route 中，或者用 Freq=ReadFC 读取同一水平的力常数。
Geom=AllCheck 的输入在 route 之后不能再写 title 和电荷多重度；ReadIsotopes 的输入节紧跟在 route 后的空行之后。
用 ReadFC 时基组从 chk 读取，不要再写 Gen 基组输入节；上一作业已经用了 Freq=Raman 时，ReadFC 作业中不要再写 Raman。
Pressure=24.4654 只在 298.15 K 下对应 1 mol/L；换温度时按 P = cRT 重新计算。GoodVibes 的 --conc 1.0 与之等价，两者不要同时使用。
GoodVibes v4 会按识别出的理论水平自动套用频率缩放因子；与 Gaussian 原始输出对照时加 -v 1.0。
本仓库的 thermo_qrrho.py（python ../../scripts/thermo_qrrho.py -h）和 spectrum_ir_raman.py（python ../../scripts/spectrum_ir_raman.py -h）分别可以做教学版 qRRHO 热化学和 IR/Raman 光谱绘制。