gaussian-esp

name	gaussian-esp
description	Gaussian + Multiwfn + VMD 联用计算分子静电势 (ESP)。当用户需要计算分子表面静电势分布、绘制 ESP 着色分子图、分析亲电/亲核位点、或生成 ESP 立方体文件用于可视化时使用。触发场景包括：静电势、ESP、分子表面静电势、vdW表面静电势、Gaussian波函数分析、Multiwfn定量分子表面分析、VMD静电势着色、亲电亲核位点预测、cube文件生成、ESPiso、密度立方体。

Gaussian ESP 静电势计算

环境配置

首次使用前，用户需修改以下路径。所有脚本和命令均从此处读取：

变量	默认值	说明
GAUSSIAN_EXEDIR	D:\G16W	Gaussian 安装目录
GAUSSIAN_EXE	D:\G16W\g16.exe	Gaussian 可执行文件
MULTIWFN_DIR	D:\Multiwfn_3.8_dev_bin_Win64	Multiwfn 安装目录
MULTIWFN_EXE	D:\Multiwfn_3.8_dev_bin_Win64\Multiwfn.exe	Multiwfn 可执行文件
VMD_DIR	D:\VMD	VMD 安装目录
VMD_EXE	D:\VMD\vmd.exe	VMD 可执行文件
WORK_DIR	%USERPROFILE%\Desktop\ESP计算	工作文件夹（输入输出文件存放处）

修改方法：编辑 config.json 中的路径即可。Agent 启动时自动读取。

快速入口：已有 fchk 文件

如果用户已提供 .fchk 文件（来自之前的计算或他人提供），跳过阶段 1-3，直接从 Multiwfn 开始：

用户提供 input.fchk
    → 直接跳至阶段 4
    → 复制为 $MULTIWFN_DIR/1.fchk
    → ESPiso.bat
    → VMD 可视化 → 渲染 → {name}ESP.bmp

Agent 判断逻辑：检查 $WORK_DIR 中的文件类型。若存在 .fchk 且用户未提供 .gjf，则自动从阶段 4 开始。

关键词检查标准

scripts/check_gjf.py 自动检查并修正以下项：

检查项	标准值	说明
#p	必须有	详细输出模式
泛函	b3lyp	HF/半经验自动升级
基组	6-311+g(d,p)	含极化+弥散，ESP 定量分析所需
opt	必须有	几何优化
freq	必须有	频率计算，确认稳定结构
%chk	%chk=文件名.chk	与输入文件同名

标准 route section:

#p b3lyp/6-311+g(d,p) opt freq

注意：不需要 output=wfn，使用 formchk 将 chk 转为 fchk 即可。

完整操作流程

阶段 1: 检查与修正 Gaussian 输入

python scripts/check_gjf.py input.gjf        # 仅检查
python scripts/check_gjf.py input.gjf --fix  # 自动修正所有问题

阶段 2: 运行 Gaussian

$env:GAUSS_EXEDIR = "$GAUSSIAN_EXEDIR"
cmd /c "$GAUSSIAN_EXE < input.gjf > input.out"

确认 .out 末尾 Normal termination。 .chk 文件命名与输入 .gjf 文件同名。

阶段 3: 转换 chk → fchk

formchk input.chk input.fchk

.fchk 保存在 $WORK_DIR 中。

阶段 3.5: 画图脚本就位检查（自动检索）

在执行 Multiwfn 和 VMD 画图前，自动检查所需脚本是否存在。若缺失，从 $MULTIWFN_DIR\examples 中检索并复制到目标位置：

脚本	期望位置	检索源
ESPiso.bat	$MULTIWFN_DIR\	$MULTIWFN_DIR\examples\
ESPiso.txt	$MULTIWFN_DIR\	$MULTIWFN_DIR\examples\
ESPiso.vmd	$VMD_DIR\	$MULTIWFN_DIR\examples\
VMD iso 脚本	$VMD_DIR\	$MULTIWFN_DIR\examples\
VMDrender_full.bat	$VMD_DIR\	$MULTIWFN_DIR\examples\
tachyon_WIN32.exe	$VMD_DIR\	$MULTIWFN_DIR\examples\

Agent 操作步骤：

# 1. 检查 ESPiso.bat
if (-not (Test-Path "$MULTIWFN_DIR\ESPiso.bat")) {
    $found = Get-ChildItem -Path "$MULTIWFN_DIR\examples" -Recurse -Filter "ESPiso.bat" | Select-Object -First 1
    if ($found) { Copy-Item $found.FullName "$MULTIWFN_DIR\" }
}

# 2. 检查 ESPiso.txt（ESPiso.bat 的 Multiwfn 命令输入文件，必须配套）
if (-not (Test-Path "$MULTIWFN_DIR\ESPiso.txt")) {
    $found = Get-ChildItem -Path "$MULTIWFN_DIR\examples" -Recurse -Filter "ESPiso.txt" | Select-Object -First 1
    if ($found) { Copy-Item $found.FullName "$MULTIWFN_DIR\" }
}

# 3. 检查 ESPiso.vmd（VMD 的 ESP 可视化状态文件）
if (-not (Test-Path "$VMD_DIR\ESPiso.vmd")) {
    $found = Get-ChildItem -Path "$MULTIWFN_DIR\examples" -Recurse -Filter "ESPiso.vmd" | Select-Object -First 1
    if ($found) { Copy-Item $found.FullName "$VMD_DIR\" }
}

# 4. 检查 VMD iso 脚本（通常为 .tcl 或 .vmd 文件，名称含 "iso" 或 "esp"）
if (-not (Test-Path "$VMD_DIR\iso.tcl") -and -not (Test-Path "$VMD_DIR\esp_viz.tcl")) {
    $found = Get-ChildItem -Path "$MULTIWFN_DIR\examples" -Recurse -Include "*.tcl","*.vmd" |
             Where-Object { $_.Name -match 'iso|esp|ESP' } | Select-Object -First 1
    if ($found) {
        Copy-Item $found.FullName "$VMD_DIR\iso.tcl"
    } else {
        # 备选：使用 skill 自带的 esp_viz.tcl
        Copy-Item "$SKILL_DIR\assets\esp_viz.tcl" "$VMD_DIR\iso.tcl"
    }
}

# 5. 检查 VMDrender_full.bat
if (-not (Test-Path "$VMD_DIR\VMDrender_full.bat")) {
    $found = Get-ChildItem -Path "$MULTIWFN_DIR\examples" -Recurse -Filter "VMDrender*.bat" | Select-Object -First 1
    if ($found) { Copy-Item $found.FullName "$VMD_DIR\" }
}

# 6. 检查 tachyon_WIN32.exe（VMD 外部渲染器）
if (-not (Test-Path "$VMD_DIR\tachyon_WIN32.exe")) {
    $found = Get-ChildItem -Path "$MULTIWFN_DIR\examples" -Recurse -Filter "tachyon_WIN32.exe" | Select-Object -First 1
    if ($found) { Copy-Item $found.FullName "$VMD_DIR\" }
}

六项检索均失败时，提示用户手动提供对应脚本，或从 Multiwfn 官网下载 examples 压缩包。### 阶段 4: Multiwfn ESPiso.bat

ESPiso.bat 位于 $MULTIWFN_DIR 中，该脚本期望在 Multiwfn 文件夹内找到编号的 .fchk 文件（如 1.fchk）。

操作步骤：

1. 将 input.fchk 复制到 $MULTIWFN_DIR，重命名为 1.fchk
2. 如 ESPiso.bat 中的文件后缀与输入不匹配，修改 bat 中的后缀
3. 在 $MULTIWFN_DIR 中运行 ESPiso.bat
4. 脚本自动计算 ESP 格点，输出 density.cub、density1.cub
5. 脚本自动将 cub 文件移至 $VMD_DIR

cd $MULTIWFN_DIR
ESPiso.bat

阶段 5: VMD 可视化

1. 打开 VMD
2. Tk Console → 输入 iso 回车（调用预置的画图脚本）
3. 调整视角至满意
4. File → Render... → 选择 Tachyon → Start Rendering
5. 在 $VMD_DIR 中生成 vmdscene.dat

如果外部 Tachyon 与 VMD 版本不兼容，改用 VMD 内置 TachyonInternal 渲染为 TGA， 再用 Python PIL 将 TGA 转为 BMP。

阶段 6: 最终渲染

cd $VMD_DIR
VMDrender_full.bat

生成 full.bmp → 重命名为 {输入文件名}ESP.bmp → 移动到 $WORK_DIR。

文件流转

$WORK_DIR/input.gjf
    → g16 → input.out + input.chk
    → formchk → input.fchk
    → 复制为 $MULTIWFN_DIR/1.fchk
    → ESPiso.bat
        → $VMD_DIR/density.cub
        → $VMD_DIR/density1.cub
    → VMD iso 脚本
        → vmdscene.dat
        → VMDrender_full.bat
        → full.bmp → {name}ESP.bmp → $WORK_DIR/

环境要求

• Gaussian 16W (或 Gaussian 16)
• Multiwfn 3.8 (dev 版，含 ESPiso.bat)
• VMD 1.9.4 (含 VMDrender_full.bat)
• Python 3.8+ (用于 check_gjf.py 和 TGA→BMP 转换)
• Windows (PowerShell)

故障排查

Gaussian 运行无响应: 检查 $env:GAUSS_EXEDIR 是否设置正确；终止残留的 g16.exe 和 l*.exe 进程后再重试。

formchk 报错: 确认 .chk 文件路径正确，且 Gaussian 正常终止后才可转换。

ESPiso.bat 找不到文件: 确保 1.fchk 已复制到 $MULTIWFN_DIR，且文件后缀与 bat 脚本中的一致（.fchk 或 .fch）。

脚本缺失（ESPiso.bat / VMDrender_full.bat / iso.tcl）: 阶段 3.5 会自动从 $MULTIWFN_DIR\examples 检索并复制。如果 examples 中也找不到，从 Multiwfn 官网下载 examples 压缩包解压到 $MULTIWFN_DIR\examples 后重试。 VMD 渲染失败: 使用 VMD 内置 TachyonInternal 渲染器，避免外部 tachyon_WIN32.exe 兼容性问题。