寻找分子真实构型/多个异构体共存的分子的谱学性质的玻尔兹曼平均、生成*.coskf文件

• 力场计算，不同构型的能量，误差很大。因此能量大小顺序可能也有误差。但是速度极快。
• DFTB 或 Mopac，计算能量误差较小，能量大小顺序基本上正确。速度略慢。
• ADF 计算能量很准确，但是速度很慢。因此考虑到效率和可靠性的综合，力场适合大范围粗筛，ADF 适合最后精准筛选。如果一开始就用 ADF 精筛，速度将会慢到无法接受。

注意，以上流程将使用ADF、DFTB、ML Pot模块。

1. 用户创建原子的连接关系（原子之间设置正确键级），由 Conformer 功能找出所有可能的三维分子结构
2. 进一步略微提高精度（使用 Mopac），计算所有结构的能量，然后根据设定的 Max energy，去掉比能量最低构型高出 Max energy 以上的那些构型
3. 再次提高精度（使用 ADF），随着计算能量的方法的精度提高，Max energy 可以设置的比前面小，例如 1 kcal/mol，从而保留的能量最低的结构更少，最后只剩下能量最低的 1~3 个，即正确的三维构型
4. 如果存在多个能量最低的构型，针对多个构型计算光谱性质，或生成*.coskf文件

注意：

• 如果用户只是想找出真实构型，则“第三步：使用ADF计算多个异构体的热力学平均光谱（玻尔兹曼平均）”这一步不需要做。在前面的最后步骤完成后，在 SCM → Movie 中查看能量最低的三维构型，即可用于其他场景的使用。
• 如果发现很久都不收敛，例如几个小时都没有收敛，必定是作业的设置有问题，请务必与技术人员沟通，渠道参考：AMS知识库→四、讨论与问题答疑

分子建模教程参考：建模

建模要求：不要求键长键角正确，但键级需要正确设置。

参数设置如上图所示（切换到Conformer模块，均使用默认参数即可）。其中Max Energy指能量最低的一个范围的构型，其中能量是由指定的计算引擎优化结构后得到，例如这里指定ForceField（默认使用UFF力场）。超过最低能量 4 kcal/mol 的结构将被滤除。因为UFF力场一般倾向于低估不同构型的能量差值，因此调用UFF时，Max energy不建议设置太大，分子如果比较小，设置为 3kcal/mol 更高效。

如果是大分子，则建议关闭GCStep以节省时间：

File - Save保存任务，并运行。

SCM → logfile：

[23.04|13:47:38] Conformers 2023.101,  Nodes: 1, Procs: 1
[23.04|13:47:38] Molecule: C4H10O2, 16 atoms, 3 rotatable bonds
[23.04|13:47:39] Generating 2700 conformers with RDKit ...
[23.04|13:47:42] RDKit conformer generation finished! Time taken: 0:00:03s
[23.04|13:47:42] Running 1000 geometry optimizations with 1 worker
[23.04|13:48:42]  405 / 1000 jobs finished: 40.5%, 0:01:28s remaining
[23.04|13:49:42]  741 / 1000 jobs finished: 74.1%, 0:00:42s remaining
[23.04|13:50:28] All 1000 geometry optimizations done! Time taken: 0:02:45s
[23.04|13:50:30] Running 1000 geometry optimizations with 1 worker
[23.04|13:51:30]  383 / 1000 jobs finished: 38.3%, 0:01:37s remaining
[23.04|13:52:30]  791 / 1000 jobs finished: 79.1%, 0:00:32s remaining
[23.04|13:53:06] All 1000 geometry optimizations done! Time taken: 0:02:36s
[23.04|13:53:08] Running 700 geometry optimizations with 1 worker
[23.04|13:54:08] 442 / 700 jobs finished: 63.1%, 0:00:35s remaining
[23.04|13:54:41] All 700 geometry optimizations done! Time taken: 0:01:33s
[23.04|13:54:41] 2700 out of 2700 geometry optimizations succeeded
[23.04|13:54:41] Filtering 2700 conformers
[23.04|13:54:49] Conformer filtering complete! Time taken: 0:00:07s
[23.04|13:54:49] 2686 conformers filtered out as duplicates
[23.04|13:54:49] 0 high energy conformers filtered out
[23.04|13:54:49] Remaining number of conformers in set is 15
[23.04|13:54:49] Final duplicate filtration
[23.04|13:54:49] Filtering 15 conformers
[23.04|13:54:49] Conformer filtering complete! Time taken: 0:00:00s
[23.04|13:54:49] 0 conformers filtered out as duplicates
[23.04|13:54:49] 0 high energy conformers filtered out
[23.04|13:54:49] 0 high energy conformers filtered out
[23.04|13:54:49] Found 15 unique conformers.
Job conformer01 has finished

这里显示的信息包括：

• 使用1个核心进行计算耗时7分11秒，如果使用8核，耗时约1分钟
• 分子式: C4H10O2, 16 个原子, 3 可以转动的键
• 产生了2700个结构
• 优化其中1000个结构
• 优化另外1000个结构
• 优化另外700个结构
• 排除了2686个等价结构只剩下15个不等价结构（此处仍然有少量等价结构，可以通过后面的筛选过程进一步自动筛除）

任务结束后，SCM - Movie可以看到搜索结果，得到15个异构体（左边窗口是三维构型，右边窗口显示各种构型的能量）：

当然能量最低的是第一个结构。使用键盘的← →按键，可以查看各种异构体。这些搜索得到的结构，都已经使用UFF力场优化过了，对应的能量是用UFF力场计算得到的。默认能量单位为 Hatree，双击纵坐标，可以修改能量单位，例如改为 kcal/mol。

我们可以仍然在Conformer中进行筛选，基于前面得到的15个结构，采用更高精度的计算引擎例如MOPAC进一步滤除高能量构型。

• Task选择Optimize，表示对前面得到的15个结构进一步筛选
• Input conformers set选择前一个作业生成的*.results/conformers.xyz文件
• Input max energy这里表示只读入上次计算生成的15个结构中，能量从低到高，范围在4 kcal/mol以内的那些结构，conformers.xyz文件中有每个结构对应的能量值。如果前一步生成的结构非常多，这里可以可以考虑降低Input max energy，从而少输入一些结构，供本轮筛选。
• Engin改为Mopac，Mopac默认使用PM7方法计算，这个一般不需要修改
• Max energy设置的较低1.5kcal/mol，即Mopac计算这15个结构，能量从低到高排序，只输出范围在2.0kcal/mol的这些少量结构。

SCM → Movie： 因为前面设置了“只输出范围在2.0kcal/mol的这些少量结构”，计算结果中保留了符合这个要求的6个结构。这些能量的数值是用 Mopac 计算得到的，数值的准确性、大小顺序的可靠性比力场高很多。

ADF 模块（参数如下图所示，为 DZP 基组、BP86 泛函、相对论-None，Max energy 为 1 kcal/mol） 精度比 Mopac 高，如此进一步精细筛选。

筛选过程，甚至给出了预估时间和进度:

[23.04|16:01:44] Conformers 2023.101,  Nodes: 1, Procs: 6
[23.04|16:01:44] Molecule: C4H10O2, 16 atoms, 3 rotatable bonds
[23.04|16:01:44] Reading conformers from file: D:/ADF_DATA/conformer02.results/conformers.xyz
[23.04|16:01:44] 0 high energy conformers filtered out
[23.04|16:01:44] 6 conformers read from file.
[23.04|16:01:44] Running 6 geometry optimizations with 6 workers
[23.04|16:02:44] 0 / 6 jobs finished:  0.0%
[23.04|16:03:44] 0 / 6 jobs finished:  0.0%
[23.04|16:04:44] 0 / 6 jobs finished:  0.0%
[23.04|16:05:44] 0 / 6 jobs finished:  0.0%
[23.04|16:06:44] 2 / 6 jobs finished: 33.3%, 0:10:00s remaining
[23.04|16:07:44] 4 / 6 jobs finished: 66.7%, 0:03:00s remaining
[23.04|16:08:44] 4 / 6 jobs finished: 66.7%, 0:03:30s remaining
[23.04|16:09:44] 4 / 6 jobs finished: 66.7%, 0:04:00s remaining
[23.04|16:10:44] 5 / 6 jobs finished: 83.3%, 0:01:48s remaining
[23.04|16:11:44] 5 / 6 jobs finished: 83.3%, 0:02:00s remaining
[23.04|16:12:44] 5 / 6 jobs finished: 83.3%, 0:02:12s remaining

计算完毕，仍可如前一样通过SCM → Movie查看不同构型的能量，选择能量最低的构型（这些能量是由高精度方法 ADF 生成，能量的数值、大小顺序都极为可靠），然后菜单栏File → Export Coordinates将该构型保存为xyz文件，即用于其他场景，例如生成*.coskf文件。

1. 这里筛选过程，依次使用了UFF → Mopac → ADF，用户可以灵活调整为，例如 GFNFF → ADF 低精度 → ADF 高精度等。
2. 筛选完毕，注意logile，如果尾部提示：Found 1 unique conformers.这表示只有一个结构，那就没有必要再继续筛选下去了。直接进行正式的计算即可，例如生成coskf、计算光谱等。

这里是选择性的第三步。

此处读入最后一步结构筛选生成的*.results/conmformers.sdf文件。

由于最后一次筛选可能还剩下5个结构或更多，这里我们尝试只计算能量最低的3个结构的红外光谱，因此这里填入数字3：

设置红外光谱计算的参数： 当然用户可以使用精度更高的泛函、基组等。不仅仅是红外光谱的计算可以做玻尔兹曼平均，紫外光谱等也都可以。此处设置紫外光谱等性质的参数即可。

保存并运行作业。

SCM → Spectra：

该谱图即为平均后的结果（温度为300K，其他温度下的均值，在此处直接修改温度即可）。点击谱图右下角的Boltzmann下拉菜单选择Uer：

点击Boltzmann即可显示三种异构体在300K下的占比。用户可以调整不同温度，得到不同温度下的占比，以及对应的谱图。

这里是选择性的第三步。上面的筛选过程，得到*.sdf文件或*.xyz文件。打开新的AMSinput窗口，参数选择：

Model → Coordinates，此处读入最后一步结构筛选生成的*.results/conmformers.sdf文件：

当然也可以只计算指定数量的异构体，例如只计算能量最低的3个异构体：

保存并提交作业，运行结束后，将产生每个异构体的*.coskf文件，存放于*.results文件夹内。