1. 需要用到文件

1）fchk，molden，gms, gbw等等格式的文件，由量子化学计算软件生成，记录了分子坐标、波函数等其他数据。支持的具体格式详见：详谈Multiwfn支持的输入文件类型、产生方法以及相互转换 - 思想家公社的门口：量子化学·分子模拟·二次元 (sobereva.com)

2）cub文件，即格点文件，一般是指记录了三维空间中均匀分布的各个点的特定函数的数值，此文件可以由fchk转换而来，格点数据可以组成分子轨道的形状，以此来可视化。想了解此类型文件更多见：Gaussian型cube文件简介及读、写方法和简单应用 - 思想家公社的门口：量子化学·分子模拟·二次元 (sobereva.com)

3）orbnumb，模板文件，即按照个人喜好设置好的一个模板文件。

2.需要用到的软件

1）量化软件，用以产生波函数文件。

2）Multiwfn,  将波函数文件中的每一个轨道转为一个cub文件来记录单个轨道形状。例如一个fchk文件中包含10个分子轨道，则可以将此fchk文件转换为10个cub文件，每个cub文件记录了一个轨道的形状。

3）VMD, 按照自己的喜好生成模板文件orbnumb。

3.具体步骤（波函数文件以fchk文件为例，文末有演示视频）

首先假设我们使用量化软件已经生成了fchk( 点击下载)文件，我们要对指定的轨道进行可视化。

1）将fchk文件转为指定cub文件。具体操作如下：(##是注释，不要输入)

a) /opt/wsy/bin/Multiwfn O2_singlet.fchk      ##使用Multiwfn打开O2_singlet.fchk文件

b)依次输入以下数字：（注意每一行输入后需要按Enter）

200        ##进入主菜单 3            ##输出cub文件  7-9         ##选择需要可视化的轨道号，一般比较感兴趣的是HOMO-LUMO附近的轨道。这个分子是氧气分子，共16个电子，HOMO是第8号轨道，因此选择7-9号轨道。一般只需要此处不同，其余均可相同。输入方式也可以以英文 , 分开，比如  6,7-9,10  2             ##选择输出的格点质量，1-3质量越来越好，2即可。 1              ##每一个轨道输出一个cub文件.

操作完上述a) b)后，直接按住Ctrl+C退出对话框，不用理会报错信息。 当前文件下会产生orb000007.cub，orb000008.cub，orb000009cub三个文件，分别对应相应轨道的格点数据，接下来就可以将这些cub文件投喂给VMD渲染出相应的轨道图形。

 

PS: 这里有个简单的方法，可以使用输入的重定向功能来简化繁琐的输入过程。我们新建一个input.txt，内容如下：

200 3 7-9 2 1

然后直接输入以下命令：

/opt/wsy/bin/Multiwfn   O2_singlet.fchk   < input.txt

不用理会报错信息，只要确保当前文件产生了cub文件即可。

2)利用VMD可视化cub文件并按自己的喜好修改保存为模板。具体操作如下：

a) 在生成的cub目录下，输入：

/opt/wsy/bin/vmd

b)可视化轨道，调整可视角度以及isovalue：

orb 8               ##可视化8号轨道

orbiso 0.03  ##设置isovalue，一般0.02-0.07之间，同一个体系要确保isovalue一致。

c)按照自己的喜好调整颜色：

在界面的Graphics->Representations

然后可以选择不同的Isosurface调整其颜色。直到找到满意的颜色。

d)将调整好的轨道保存为orbnumb模板文件。

一切调整后，点击File->Save Visualization State  保存为orbnumb。此时文件下含有cub文件以及orbnumb。

3)利用脚本一键渲染所有轨道

直接运行以下命令即可渲染所有轨道

/opt/wsy/bin/cub2bmp

生成的轨道在bmp文件夹下，数字代表轨道号码，颜色、分子朝向、isovalue均与保存的模板orbnumb一模一样。

 

演示视频：