PED分析軟件VEDA4簡介
PED分析工具有很多。筆者曾經介紹過GAR2PED，見《Potential energy distribution(PED)計算軟件GAR2PED使用簡介》（http://www.shanxitv.org/75），但是程序使用起來比較麻煩，得根據分子結構自己定義去定義坐標，對于一些結構新穎、復雜的體系很難搞。筆者也介紹過Gaussian中的intmode關鍵詞，見《Gaussian中分析振動模式成份的關鍵詞freq=intmodes》（http://www.shanxitv.org/106），利用這關鍵詞能將振動模式直接分解為冗余內坐標的貢獻，但不算正統的PED分析。以這種方式分析時，往往會發現有一大堆冗余內坐標都對振動模式有不可忽略的貢獻，指認振動模式的特征經常是比較困難。
VEDA4是一個免費的基于Windows平臺的PED分析程序，可在此處下載：http://www.smmg.nazwa.pl/index.php/software/sowtware-veda.html（貌似已經掛了）。也可以在這里下載：http://pan.baidu.com/s/1bnxS1e3。
Journal of Molecular Structure 787 (2006) 172–183是使用VEDA對小分子振動模式進行指認的研究實例，可以參考。
此程序可以支持目前全系列Gaussian程序。下面說說大致操作流程。如果對PED不熟悉，強烈建議先看看《Potential energy distribution(PED)計算軟件GAR2PED使用簡介》。
先用Gaussian進行freq計算，將得到的fch文件改名為file1.fmu。啟動VEDA后，到相應目錄選擇此文件。然后VEDA主窗口會顯示原子坐標和原子連接關系。主窗口所有的信息都會記錄到fmu文件所在目錄下的skra.log里。此目錄下此時還生成了記錄原子連接關系的file1.mpo、skra.mpo，這些文件以及各種VEDA生成的文件都可以用文本編輯器打開。VEDA也自動啟動了一個圖形窗口，可以從中觀看分子結構（關閉窗口后，可以用主菜單里的View Structure按鈕重新打開）。
主窗口中上面有一排按鈕。先選擇Create .DD2來產生skra.dd2文件。如果點擊Check .DD2就可以觀看此文件內容，里面有諸如這樣的信息
Average coordinate population 1.000
s 1 1.00 STRE 8 9 OH 0.946607
s 2 1.00 STRE 1 2 CH 1.084225
s 3 1.00 STRE 1 3 CH 1.085652
...
s 14 1.00 BEND 7 5 6 HCH 107.48
s 15 1.00 BEND 8 5 1 OCC 108.04
s 16 1.00 TORS 9 8 5 1 HOCC -180.00
s 17 1.00 TORS 2 1 5 8 HCCO 59.77
...
每一項代表一個內坐標。1.00的含義后面會提到。STRE、BEND、TORS對應鍵長伸縮、鍵角彎曲、二面角扭轉，其后的幾個序號代表相應內坐標對應的原子序號，再之后就是對應的元素符號。還有一種OUT型內坐標，例如OUT ABCD就代表AD向量相對于BCD平面的夾角。
然后點擊Calculate按鈕，即可生成file1.ved和file.vd文件。可以直接點View .VED按鈕來觀看它們。.ved中記錄了每個簡正振動模式中各個內坐標參與的比例，如
PED: sign = direction, column = coordinate, row = No. of mode
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
1 100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
2 0 -49 0 49 1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2
3 0 -22 55 -22 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3
4 0 -28 -43 -28 -1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4
5 0 -1 0 1 -48 48 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 5
...
其中行代表簡正振動模式編號。列代表內坐標編號。
.vd文件中的信息與.ved中是對應的，但只把每種振動模式的主要參與的內坐標列了出來，所更容易閱讀，如
diagonality factor = 57.44 <EPm> = 51.82
IR CM-1
4114.65 s1 100
3289.07 s2 -49 s4 49
3276.80 s2 -22 s3 55 s4 -22
3212.27 s2 -28 s3 -43 s4 -28
3200.32 s5 -48 s6 48
3175.42 s5 49 s6 49
1685.96 s14 79
1645.84 s10 50
1628.73 s11 -36 s12 36 s18 14
1613.45 s8 12 s9 -21 s11 13 s12 13 s20 -27
1549.50 s10 25 s11 28 s12 28
<EPm>值的含義后面會介紹。第一列就是簡正振動模式的頻率。之后的s打頭的編號就是各種內坐標的編號，和.ddi文件里面的內坐標定義是對應的。編號后面是內坐標貢獻的百分比，諸如3289.07 s2 -49 s4 49代表s2和s4內坐標對3289.07cm-1的振動模式的貢獻相同，而且振動時它們的相位是相反的。
.vd后半部分還記錄了每個內坐標對每種簡正振動模式的貢獻，其實就是把上面的信息的顯示方式改變了一下。如
s 1 STRE OH f4115 100
s 2 STRE CH f3289 -49 f3277 -22 f3212 -28
s 3 STRE CH f3277 55 f3212 -43
其中f后面的數字是簡正振動模式的頻率。
以上就是VEDA最基本的操作流程。總結一下，也就是：讀入file1.fmu -> Create .DD2 -> Calculate -> View .VED
以上只用了默認的內坐標，基于這樣的內坐標在進行指認時往往不方便，比如3212.27cm-1的振動模式就同時涉及了三個內坐標。具體來說，以簡正振動模式對應的坐標為基的話，力常數矩陣是對角化的，一個簡正振動模式也就唯一地對應了一個坐標。而以內坐標來描述，力常數矩陣就會出現非對角項，表現出內坐標在振動模式中的耦合。如果只是用一般方式構建的內坐標來表示力常數矩陣的話，對于不少簡正振動模式，由于這些內坐標的強烈耦合，PED分析時就會看到這些振動模式當中有很多內坐標都有不小的貢獻，這樣就難以指認振動模式的特征了。所以，如果先對一般方式構建的內坐標相互間進行適當的組合，得到一套新的內坐標，那么由它們表示的力常數矩陣的非對角項就會減小，內坐標間耦合減弱，只需要較少數目的內坐標就能描述簡正振動模式，于是簡正振動模式指認起來也就方便得多。
PS: GAR2PED其實用的就不是一般的內坐標，而用的是對應常見基團局部振動模式的內坐標（比如甲基的對稱伸縮、不對稱伸縮等），也可視為是一般的內坐標組合得到的。這也是為什么GAR2PED使用時先得對內坐標進行麻煩的指認。
在VEDA里面提供了對內坐標進行組合的按鈕MIX，點了它就會對當前所用內坐標進行混合（混合方式可自行設定，請自行玩弄），然后重新點Calculate按鈕和View .VED按鈕就可以看到基于新的內坐標下的PED分析結果。
VEDA提供了一個名為<EPm>的指標，它是PED分析得到的每種振動模式中內坐標的最大貢獻值的加和。顯然，<EPm>越大，說明體系的振動模式越容易被較少數目的當前定義的內坐標所充分描述。VEDA可以自動地對內坐標的定義進行優化（也就是嘗試對內坐標進行各種組合并做PED分析），來使得<EPm>最大化。具體做法是，Create .DD2之后選擇Abandon mix mode按鈕，然后點Optimize按鈕，優化過程就會開始，體系越大優化耗時越長。優化過后，不必重新點Calculate按鈕，直接選View .VED就可以觀看在優化后的內坐標下的PED分析結果。一般會看到<EPm>值比使用默認的內坐標時要高不少，分析結果如下所示
diagonality factor = 72.66 <EPm> = 72.96
IR CM-1
4114.65 s1 100
3289.07 s2 97
3276.80 s3 -97
3212.27 s4 96
3200.32 s5 97
3175.42 s6 97
1685.96 s14 80
1645.84 s10 -62 s14 -11 s17 13
1628.73 s11 71 s18 -18 s21 -10
1613.45 s9 -18 s12 14 s18 -17 s20 -20
1549.50 s12 83
...
和之前的數據對比，明顯看出對于>3000cm-1的振動模式不再需要多個內坐標才能描述，靠優化后的內坐標只需要一個就能基本描述了。如果點擊Improve DD2按鈕，可以進一步優化來提高<EPm>數值。如果想看當前的內坐標的構成，依然是點擊Edit .DD2按鈕即可。例如此時的dd2文件一部分內容是
Average max. Potential Energy <EPm> = 77.994
TED Above 100 Factor TAF=0.049
Average coordinate population 1.667
Most complex coordinate No. 3 , population = 3
s 1 1.00 STRE 8 9 OH 0.946607 f4115 100
s 2 1.00 STRE 1 2 CH 1.084225 f3289 97
-1.00 1 4 CH 1.084225
s 3 -1.00 STRE 1 2 CH 1.084225 f3277 97
1.00 1 3 CH 1.085652
-1.00 1 4 CH 1.084225
...
s 12 1.00 BEND 2 1 3 HCH 108.64 f1613 12 f1550 82
1.00 2 1 4 HCH 108.26
1.00 3 1 4 HCH 108.64
k 13 1.00 BEND 6 5 1 HCC 110.06 f1424 74 f887 20
s 14 1.00 BEND 6 5 7 HCH 107.48 f1686 87
s 15 1.00 BEND 1 5 8 CCO 108.04 f448 83
...
s 19 1.00 TORS 2 1 5 8 HCCO 59.77 f317 11 f270 89
1.00 3 1 5 8 HCCO -180.00
1.00 4 1 5 8 HCCO -59.77
k 20 1.00 OUT 5 1 8 6 CCOH 23.41 f1299 63 f887 31
k 21 1.00 OUT 5 6 1 7 CHCH 21.87 f1613 58 f1550 12 f1396 13
...
可見此時的內坐標是由一個或多個原始內坐標混合而成，1.00或-1.00是混合的系數。諸如s12后面的f1613 12 f1550 82就代這個表這個內坐標對波數約為1614cm-1和1550cm-1的簡正振動模式的貢獻分別是12%和82%。
根據PED分析得到的簡正振動模式的主要構成，以及根據如上顯示的當前內坐標的定義，再結合gview顯示的分子振動的動畫，就可以嘗試對簡正振動模式進行指認了。但是有些振動模式實在復雜，內坐標間耦合實在過于強烈，即便依靠PED分析也是難以確切指認的，這時就不要強行進行指認，因為從本質上，對這樣的振動模式進行指認根本沒有意義。
VEDA的使用還有很多經驗性的東西，比如手動調整dd2文件里的內坐標定義，點Mix按鈕前對混合參數進行的設定等等，屬于比較高級內容，這里就不談了。
最后聲明：與VEDA相關的問題不要問寡人，直接寫E-mail去問程序作者！