xtb 安装及使用

Posted by XiLock on December 8, 2020

安装-linux

  1. https://github.com/grimme-lab/xtb/releases上下载”.tar.xz”格式文件并解压到xtb文件夹中得到bin、lib64等文件夹.
  2. tar -xvf xxx.tar.xz解压文件
  3. 添加环境变量(见下,其中N是并行计算时使用的CPU核心数,不要超过CPU的物理核心数,sob老师测试过说12核时最优),
  4. export OMP_STACKSIZE=1000m中1G对应1000个原子,超出了报错segmentation fault
# xtb
export PATH=$PATH:/public4/home/pgv3848/Desktop/xtb-6.4.0/bin
export XTBPATH=/public4/home/pgv3848/Desktop/xtb-6.4.0
export OMP_NUM_THREADS=12
export MKL_NUM_THREADS=12
export OMP_STACKSIZE=1000m
ulimit -s unlimited

使用

输入文件为xyz格式,控制指令以通过xtb -h查看,可以直接用命令行也可以用控制文件(见sob文),如果用命令行则常见如下:

  1. -c--chrg:设定体系净电荷
  2. -u--uhf:设定alpha电子数减beta电子数(相当于自旋多重度减1)
  3. -g--gbsa:使用隐式溶剂模型。目前支持的溶剂有toluene、thf、methanol、h2o、ether、chcl3、acetonitrile、acetone、cs2
  4. --molden:计算结束后产生molden.input,这是Molden输入文件
  5. --gfn:选择GFN-xTB理论的版本,可以为0、1、2。如–gfn 0就代表GFN0-xTB。GFN2-xTB物理上最严格,多数情况精度最佳,但有时候SCF收敛困难;GFN1-xTB不如GFN2-xTB严格,平均精度稍逊一点,但SCF收敛容易(因此明显更适合SCF难收敛的金属团簇等情况),耗时也比GFN2-xTB低一些。GFN0-xTB精度最烂但速度也最快,非常适合快速简单粗暴地搞巨大体系,但对于找过渡态的目的就太糙了而不建议用

常用任务类型:

  1. --sp:计算单点(此为默认,可不写)
  2. --grad:计算梯度
  3. --opt [级别]:几何优化。级别默认为normal,更佳的是tight、verytight、extreme
  4. --hess:计算数值Hessian并做振动分析
  5. --ohess [级别]:优化后自动计算Hessian并做振动分析
  6. --md:基于当前结构做分子动力学(目前xtb还支持metadynamics,详见手册)
  7. --omd:优化后做分子动力学

如:

  1. 对yoshiko.xyz做真空中的单点计算,电荷为1,自旋多重度为2(alpha比beta电子多1个):xtb yoshiko.xyz --chrg 1 --uhf 1 -sp
  2. 对yohane.xyz做甲苯溶剂下优化和振动分析。体系是默认的中性单重态:xtb yohane.xyz --ohess --gbsa toluene

  3. xtb运行时一方面会在屏幕上输出信息,同时也会在当前目录下产生一大堆文件。这些文件的含义在自带的文档里有说明。
  4. xtb目前有解析梯度,但只支持数值Hessian。--hess-ohess任务做完会输出g98.out和g98_canmode.out。前者是模仿高斯freq输出格式来输出频率、红外强度、正则坐标。后者没用。
  5. --opt任务产生的xtbopt.xyz是最后结构的xyz坐标文件,其中第二行是对应的能量。xtbopt.log是含有优化过程每一帧的多帧xyz文件,后缀改为.xyz后就可以拖入VMD查看优化轨迹。
  6. Multiwfn可以载入xtb用--molden产生的molden.input文件做十分丰富的波函数分析,具体见sob文.

参考资料

  1. 将Gaussian与Grimme的xtb程序联用搜索过渡态、产生IRC、做振动分析
  2. 如何解压缩 tar.xz 文件

  3. 将Gaussian与Grimme的xtb程序联用搜索过渡态、产生IRC、做振动分析
  4. 将Gaussian与ORCA联用搜索过渡态、产生IRC、做振动分析
  5. 使用Molclus结合xtb做的动力学模拟对瑞德西韦(Remdesivir)做构象搜索


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