Multiwfn forum

sobereva

Tian Lu (Multiwfn developer)

From: Beijing

Registered: 2017-09-11

Posts: 1,830

Website

Generate electrostatic potential grid cube based on atomic charges

Today a CCL user asked a question:

Apologies if this is a naive question but I haven't had much success after finding solution
over internet. I want to generate electrostatic potential grid cube file using point charge
model for small molecules. Any suggestion for is highly appreciated. Thank you in advance.

Considering my reply may be useful for some Multiwfn users, I copy my reply here:

You can use Multiwfn (http://sobereva.com/multiwfn) to easily generate electrostatic potential cube file based on atomic charge.

Below is an example of generating such cube file for water:

Write a plain text file named "water.chg" with below content
O       -1.68940800    0.00002500    0.00194100  -0.728713
H       -1.08142400   -0.01012400   -0.78063300   0.364427
H       -1.06246900    0.00994900    0.76945700   0.364286
The 2,3,4 columns correspond to XYZ coordinates in Angstrom, and the last column corresponds to atomic charges.

Then boot up Multiwfn and input
water.chg
5  // Generate grid data
8  // ESP based on atomic charges
2  // Medium quality grid
Then you can use option -1 to visualize isosurface of the grid data, or use option 2 to export the grid data to .cub file.

Saran

Member

Registered: 2018-06-07

Posts: 5

Re: Generate electrostatic potential grid cube based on atomic charges

dear sir,

I tried to calculate the electrostatic potential surfaces of molecule by using multiwfn. package. but i could not succeed. the color is not changed which you have mentioned in the manual. here i have attached the image please check

i used the following manual. but i could not succeed.
Plotting electrostatic potential colored molecular surface map
with ESP surface extrema via Multiwfn and VMD

Last edited by Saran (2018-10-03 13:19:03)

sobereva

Tian Lu (Multiwfn developer)

From: Beijing

Registered: 2017-09-11

Posts: 1,830

Website

Re: Generate electrostatic potential grid cube based on atomic charges

dear sir,

I tried to calculate the electrostatic potential surfaces of molecule by using multiwfn. package. but i could not succeed. the color is not changed which you have mentioned in the manual. here i have attached the image please check
https://i.postimg.cc/YjWrnHsF/fafa.png

i used the following manual. but i could not succeed.
Plotting electrostatic potential colored molecular surface map
with ESP surface extrema via Multiwfn and VMD

The most probable reason is that the color scale was not set properly, or coloring method was not properly chosen in VMD.
I strongly suggest you first reproduce the example given in my document to ensure that all your steps are correct.

Ihor

Member

Registered: 2018-10-05

Posts: 3

Re: Generate electrostatic potential grid cube based on atomic charges

Dear Sir,

I am a bit confused with units.
I tried 5 – 8 – 6 and successfully obtained ESP.
In output file we have 4 columns. First three (x,y,z) are in angstroms, but ESP is in atomic units.
Is this correct?

sobereva

Tian Lu (Multiwfn developer)

From: Beijing

Registered: 2017-09-11

Posts: 1,830

Website

Re: Generate electrostatic potential grid cube based on atomic charges

Dear Ihor,

I don't understand what does the 5-8-6 means.
The unit of exported data is always shown on screen, please carefully check the prompts, you will immediately know the unit used.

Ihor

Member

Registered: 2018-10-05

Posts: 3

Re: Generate electrostatic potential grid cube based on atomic charges

Dear Tian Lu,

Thanks for Your rapid response.
Unfortunately, I still can't find unit of exported ESP.

5 - 8 - 6 means followed sequence:
5  // Generate grid data
8  // ESP based on atomic charges
6  // Input center coordinate, number of points and extension distance

Then I input all grid data and generate ESP file.
However, as You may find in the attached picture (last line) unit of potential is still unknown.
Since all grid coordinates in the exported file are in angs., I am not sure, that ESP is exported in a.u.

sobereva

Tian Lu (Multiwfn developer)

From: Beijing

Registered: 2017-09-11

Posts: 1,830

Website

Re: Generate electrostatic potential grid cube based on atomic charges

Dear Ihor,

The unit of the calculated function is a.u.

Ihor

Member

Registered: 2018-10-05

Posts: 3

Re: Generate electrostatic potential grid cube based on atomic charges

Many thanks for the response

rikaaardoss

Member

Registered: 2020-07-29

Posts: 22

Re: Generate electrostatic potential grid cube based on atomic charges

Hello, I would like to take up again this post, since I made this same example, and the results I obtained were the expected ones, however, when trying to get the ESP from nuclear charges from a larger system, the results have unexpectedly high values between 50-80, initially I thought they were different units from a.u. but I feel there could be a relationship with the coordinates.

I appreciate the help in advance.

R.

N      79.179000   47.774000   -2.851000    7.000007
C      79.916000   46.524000   -2.868000    5.999965
C      78.948000   45.478000   -2.370000    6.000029
O      78.094000   45.778000   -1.550000    7.999992
C      81.122000   46.564000   -1.929000    5.999983
C      82.311000   47.397000   -2.380000    6.000051
C      83.191000   47.739000   -1.156000    5.999929
C      84.562000   48.310000   -1.531000    6.000038
N      85.307000   48.804000   -0.324000    7.000009
H      79.845000   48.521000   -2.986000    1.000000
H      78.647000   47.989000   -2.020000    1.000002
H      80.236000   46.289000   -3.883000    1.000008
H      80.799000   46.903000   -0.945000    1.000009
H      81.453000   45.545000   -1.727000    1.000004
H      82.898000   46.830000   -3.102000    0.999992
H      81.955000   48.319000   -2.840000    0.999993
H      82.665000   48.450000   -0.519000    1.000015
H      83.326000   46.846000   -0.546000    1.000013
H      85.151000   47.541000   -2.031000    0.999992
H      84.433000   49.130000   -2.238000    0.999991
H      85.447000   48.040000    0.322000    0.999998
H      86.203000   49.172000   -0.608000    0.999994
H      84.772000   49.532000    0.127000    0.999997
N      79.087000   44.249000   -2.860000    6.999986
C      78.204000   43.164000   -2.468000    6.000005
C      78.052000   43.109000   -0.951000    6.000007
O      79.049000   43.099000   -0.219000    7.999997
C      78.745000   41.820000   -3.003000    5.999999
O      78.066000   40.716000   -2.406000    7.999999
H      79.822000   44.050000   -3.524000    1.000004
H      77.222000   43.341000   -2.908000    0.999998
H      78.617000   41.782000   -4.085000    1.000000
H      79.812000   41.748000   -2.791000    1.000000
H      78.421000   39.895000   -2.755000    1.000001
N      76.804000   43.098000   -0.485000    6.999994
C      76.497000   43.025000    0.944000    6.000004
C      76.519000   44.328000    1.735000    5.999986
O      75.940000   44.375000    2.817000    8.000003
H      76.025000   43.141000   -1.126000    1.000001
H      75.529000   42.541000    1.078000    1.000000
H      77.167000   42.307000    1.418000    1.000000
N      77.176000   45.373000    1.213000    7.000033
C      77.310000   46.673000    1.896000    5.999958
C      76.354000   47.764000    1.368000    6.000005
O      76.526000   48.962000    1.669000    7.999997
C      78.746000   47.182000    1.758000    6.000102
C      79.817000   46.219000    2.254000    5.999915
C      81.217000   46.745000    2.065000    6.000032
N      82.173000   46.174000    2.586000    6.999988
O      81.354000   47.842000    1.326000    7.999993
H      77.612000   45.293000    0.305000    0.999988
H      77.103000   46.523000    2.956000    1.000004
H      78.941000   47.433000    0.715000    0.999975
H      78.844000   48.132000    2.283000    0.999979
H      79.650000   46.005000    3.310000    1.000016
H      79.715000   45.266000    1.735000    1.000016
H      82.023000   45.346000    3.145000    1.000005
H      83.108000   46.532000    2.455000    1.000001
N      75.367000   47.355000    0.572000    7.000007
C      74.263000   48.209000    0.176000    5.999987
C      74.605000   49.119000   -0.973000    6.000009
O      75.750000   49.158000   -1.405000    7.999996
H      75.365000   46.410000    0.215000    0.999999
H      73.406000   47.591000   -0.094000    1.000003
H      73.944000   48.808000    1.029000    1.000002
N      73.593000   49.861000   -1.442000    6.999995
C      73.722000   50.807000   -2.536000    6.000003
C      73.665000   52.226000   -1.993000    5.999999
O      72.820000   52.541000   -1.155000    8.000000
C      72.588000   50.606000   -3.553000    5.999996
C      72.630000   49.299000   -4.318000    6.000001
C      72.166000   48.135000   -3.752000    6.000002
C      73.109000   49.245000   -5.616000    5.999999
C      72.187000   46.943000   -4.439000    5.999999
C      73.100000   48.037000   -6.335000    6.000000
C      72.647000   46.905000   -5.738000    6.000000
O      72.646000   45.710000   -6.417000    8.000000
H      74.378000   52.970000   -2.348000    1.000000
H      72.674000   49.780000   -1.031000    1.000002
H      74.680000   50.652000   -3.032000    1.000000
H      71.628000   50.695000   -3.045000    1.000001
H      72.585000   51.437000   -4.259000    1.000001
H      71.774000   48.143000   -2.746000    0.999999
H      73.495000   50.137000   -6.087000    1.000001
H      71.843000   46.038000   -3.961000    1.000000
H      73.452000   48.013000   -7.356000    1.000000
H      72.340000   45.011000   -5.835000    1.000000
N      73.798000   55.833000    1.754000    6.999998
C      73.066000   54.596000    1.565000    6.000007
C      71.583000   54.875000    1.268000    5.999999
O      70.935000   55.612000    1.985000    8.000000
C      73.188000   53.761000    2.826000    5.999989
C      72.950000   52.279000    2.726000    6.000005
C      74.258000   51.591000    2.288000    5.999990
C      72.487000   51.763000    4.102000    6.000004
H      74.521000   55.874000    1.050000    1.000000
H      71.108000   54.407000    0.406000    1.000000
H      74.237000   55.961000    2.655000    1.000001
H      73.501000   54.047000    0.730000    0.999998
H      74.165000   53.936000    3.276000    1.000003
H      72.535000   54.176000    3.593000    1.000002
H      72.173000   52.086000    1.986000    1.000000
H      74.096000   50.516000    2.213000    1.000003
H      74.567000   51.980000    1.318000    1.000003
H      75.038000   51.790000    3.023000    1.000003
H      72.310000   50.689000    4.047000    0.999998
H      73.258000   51.966000    4.845000    0.999999
H      71.565000   52.269000    4.389000    0.999999
N      77.169000   50.090000   12.961000    7.000000
C      76.381000   50.767000   11.947000    6.000000
C      77.219000   50.958000   10.692000    6.000000
O      76.974000   50.317000    9.675000    8.000000
C      75.885000   52.110000   12.498000    5.999995
C      75.094000   52.899000   11.511000    6.000003
C      73.884000   52.408000   11.033000    5.999999
C      75.562000   54.108000   11.035000    5.999999
C      73.164000   53.107000   10.109000    6.000001
C      74.827000   54.829000   10.127000    6.000000
C      73.622000   54.327000    9.658000    6.000000
H      78.044000   51.670000   10.696000    1.000000
H      76.538000   49.801000   13.695000    1.000000
H      77.916000   50.616000   13.391000    1.000000
H      75.518000   50.148000   11.702000    1.000000
H      75.281000   51.935000   13.388000    1.000001
H      76.738000   52.701000   12.833000    1.000001
H      73.504000   51.463000   11.393000    1.000000
H      76.512000   54.492000   11.377000    1.000000
H      72.236000   52.705000    9.731000    1.000000
H      75.187000   55.786000    9.779000    1.000000
H      73.043000   54.890000    8.941000    1.000000
N      80.299000   50.462000    8.209000    6.999998
C      81.008000   49.239000    7.870000    6.000003
C      82.472000   49.581000    7.595000    6.000001
O      82.791000   50.537000    6.859000    8.000000
C      80.359000   48.500000    6.651000    5.999982
C      78.918000   48.067000    6.961000    6.000015
C      81.191000   47.247000    6.264000    6.000008
C      78.143000   47.530000    5.699000    5.999990
H      83.255000   48.976000    8.052000    1.000000
H      79.425000   50.190000    8.635000    1.000001
H      80.079000   51.119000    7.474000    1.000001
H      80.970000   48.573000    8.732000    1.000000
H      80.342000   49.182000    5.801000    1.000005
H      78.929000   47.298000    7.733000    0.999998
H      78.372000   48.907000    7.390000    0.999996
H      80.724000   46.748000    5.415000    0.999998
H      82.202000   47.551000    5.994000    0.999999
H      81.232000   46.562000    7.111000    0.999999
H      77.132000   47.242000    5.988000    1.000002
H      78.094000   48.312000    4.942000    1.000003
H      78.665000   46.664000    5.293000    1.000000
N      80.497000   54.420000    2.131000    7.000001
C      79.375000   55.303000    2.442000    5.999999
C      79.486000   55.835000    3.875000    6.000000
O      80.118000   55.206000    4.733000    8.000000
C      78.012000   54.621000    2.158000    6.000001
C      77.762000   53.320000    2.871000    6.000000
C      77.975000   52.092000    2.380000    6.000000
C      77.248000   53.135000    4.207000    6.000000
C      77.198000   51.753000    4.450000    5.999998
C      76.854000   54.006000    5.226000    6.000000
N      77.646000   51.131000    3.323000    7.000000
C      76.748000   51.219000    5.653000    6.000001
C      76.419000   53.485000    6.406000    6.000000
C      76.357000   52.098000    6.617000    6.000000
H      79.004000   56.776000    4.141000    1.000000
H      80.420000   54.181000    1.153000    1.000000
H      80.605000   53.553000    2.638000    1.000000
H      79.449000   56.162000    1.775000    1.000000
H      77.206000   55.318000    2.389000    1.000000
H      77.903000   54.469000    1.084000    1.000000
H      78.353000   51.970000    1.376000    1.000000
H      77.759000   50.151000    3.106000    1.000001
H      76.897000   55.074000    5.070000    1.000000
H      76.720000   50.148000    5.792000    1.000000
H      76.112000   54.142000    7.206000    1.000000
H      75.991000   51.732000    7.565000    1.000000
N      74.477000   45.115000  -10.305000    7.000001
C      75.684000   44.876000   -9.499000    5.999995
C      76.327000   43.509000   -9.596000    6.000003
O      75.926000   42.578000   -8.895000    7.999999
H      77.151000   43.347000  -10.291000    0.999999
H      73.916000   44.276000  -10.262000    1.000000
H      74.595000   45.348000  -11.281000    1.000000
H      76.427000   45.638000   -9.733000    1.000002
H      75.466000   45.096000   -8.454000    1.000003
N      79.074000   46.968000   -7.073000    7.000001
C      77.734000   46.897000   -7.652000    5.999999
C      77.346000   48.265000   -8.170000    6.000000
O      78.008000   49.256000   -7.875000    8.000000
C      76.651000   46.394000   -6.643000    5.999998
C      76.924000   44.949000   -6.227000    5.999985
C      76.532000   47.294000   -5.422000    6.000020
H      76.471000   48.371000   -8.811000    1.000000
H      79.368000   46.025000   -6.861000    0.999999
H      79.173000   47.517000   -6.231000    1.000000
H      77.762000   46.207000   -8.496000    1.000000
H      75.690000   46.411000   -7.158000    0.999999
H      76.157000   44.621000   -5.525000    1.000004
H      76.907000   44.307000   -7.108000    1.000004
H      77.903000   44.886000   -5.751000    1.000004
H      75.767000   46.900000   -4.753000    0.999995
H      77.488000   47.327000   -4.900000    0.999993
H      76.256000   48.300000   -5.737000    0.999995
N      65.404000   48.284000    0.300000    6.999999
C      66.679000   48.307000   -0.423000    6.000001
C      67.902000   48.215000    0.518000    5.999999
O      69.036000   48.066000    0.061000    8.000000
C      66.782000   49.579000   -1.259000    5.999998
O      66.638000   50.718000   -0.421000    8.000000
H      64.807000   47.619000   -0.170000    1.000000
H      64.880000   49.143000    0.389000    1.000000
H      66.703000   47.452000   -1.099000    1.000000
H      67.753000   49.612000   -1.752000    1.000001
H      65.996000   49.582000   -2.014000    1.000001
H      67.500000   51.107000   -0.258000    1.000000
N      67.679000   48.355000    1.814000    7.000002
C      68.759000   48.277000    2.803000    5.999996
C      68.952000   46.894000    3.425000    6.000003
O      69.687000   46.758000    4.402000    8.000000
H      66.741000   48.521000    2.150000    1.000000
H      69.693000   48.600000    2.343000    1.000001
H      68.578000   49.006000    3.593000    1.000001
N      68.276000   45.886000    2.869000    6.999998
C      68.385000   44.491000    3.295000    6.000001
C      68.836000   43.723000    2.086000    6.000000
O      68.335000   43.944000    0.997000    8.000000
C      67.030000   43.925000    3.744000    6.000000
C      67.089000   42.402000    3.957000    6.000001
O      66.610000   44.568000    4.947000    8.000000
H      67.641000   46.065000    2.104000    1.000001
H      69.118000   44.397000    4.097000    1.000000
H      66.295000   44.135000    2.967000    1.000000
H      66.056000   45.322000    4.731000    1.000000
H      66.111000   42.041000    4.274000    1.000000
H      67.371000   41.915000    3.024000    1.000000
H      67.828000   42.170000    4.724000    1.000000
N      69.779000   42.812000    2.271000    6.999999
C      70.318000   42.026000    1.155000    6.000003
C      69.414000   40.877000    0.738000    5.999999
O      69.252000   40.592000   -0.448000    8.000000
C      71.672000   41.440000    1.536000    6.000000
C      72.227000   40.578000    0.433000    6.000000
O      72.572000   42.517000    1.798000    8.000000
H      68.900000   40.295000    1.503000    1.000000
H      70.145000   42.644000    3.198000    1.000000
H      70.455000   42.687000    0.299000    0.999999
H      71.561000   40.839000    2.438000    1.000000
H      73.432000   42.165000    2.040000    1.000000
H      73.193000   40.176000    0.737000    1.000000
H      71.539000   39.757000    0.232000    1.000000
H      72.351000   41.177000   -0.469000    1.000000
N      70.266000   32.621000   -8.863000    6.999999
C      71.274000   33.691000   -8.895000    6.000002
C      70.892000   34.914000   -8.023000    5.999999
O      71.767000   35.714000   -7.655000    8.000000
C      71.671000   34.146000  -10.326000    5.999998
C      70.720000   33.876000  -11.459000    6.000000
C      70.629000   32.402000  -11.788000    6.000000
N      71.281000   31.972000  -12.877000    7.000000
O      69.974000   31.654000  -11.066000    8.000000
H      70.679000   31.843000   -8.368000    1.000000
H      69.898000   32.256000   -9.730000    1.000001
H      72.176000   33.271000   -8.449000    0.999999
H      71.911000   35.209000  -10.308000    1.000001
H      72.647000   33.730000  -10.574000    1.000001
H      69.730000   34.251000  -11.199000    1.000000
H      71.044000   34.425000  -12.343000    1.000000
H      71.806000   32.624000  -13.441000    1.000000
H      71.247000   30.996000  -13.133000    1.000000
N      69.607000   35.044000   -7.689000    7.000000
C      69.152000   36.076000   -6.785000    5.999999
C      69.230000   35.582000   -5.342000    6.000000
O      69.703000   36.321000   -4.452000    8.000000
C      67.705000   36.492000   -7.113000    6.000000
C      67.542000   37.482000   -8.274000    6.000001
C      67.769000   36.859000   -9.622000    5.999999
N      68.971000   36.331000   -9.831000    7.000000
O      66.878000   36.845000  -10.481000    8.000000
H      68.873000   34.584000   -5.088000    1.000000
H      68.919000   34.410000   -8.071000    1.000000
H      69.799000   36.946000   -6.893000    1.000000
H      67.111000   35.600000   -7.314000    1.000000
H      67.238000   36.906000   -6.219000    1.000000
H      66.544000   37.918000   -8.240000    1.000000
H      68.232000   38.315000   -8.139000    1.000000
H      69.670000   36.364000   -9.103000    1.000000
H      69.185000   35.897000  -10.718000    1.000000
N      67.522000   43.096000   -1.693000    7.000000
C      68.241000   43.014000   -2.965000    6.000000
C      68.020000   41.734000   -3.719000    6.000000
O      68.051000   41.737000   -4.951000    8.000000
C      69.757000   43.251000   -2.749000    6.000000
H      66.764000   43.752000   -1.817000    1.000000
H      68.039000   43.385000   -0.875000    1.000000
H      67.875000   43.825000   -3.594000    1.000000
H      70.275000   43.186000   -3.706000    1.000000
H      69.913000   44.240000   -2.318000    1.000000
H      70.151000   42.494000   -2.071000    1.000000
N      67.798000   40.628000   -3.014000    7.000000
C      67.538000   39.359000   -3.713000    5.999999
C      66.336000   39.508000   -4.688000    6.000000
O      66.430000   39.126000   -5.867000    8.000000
C      67.344000   38.185000   -2.721000    6.000001
C      66.877000   36.942000   -3.456000    6.000000
C      68.648000   37.902000   -1.981000    5.999999
H      65.404000   39.951000   -4.335000    1.000000
H      67.808000   40.662000   -2.005000    1.000000
H      68.418000   39.133000   -4.315000    1.000000
H      66.583000   38.466000   -1.993000    1.000000
H      66.746000   36.127000   -2.745000    1.000000
H      65.928000   37.147000   -3.952000    1.000000
H      67.621000   36.658000   -4.200000    1.000000
H      68.500000   37.075000   -1.286000    1.000000
H      69.424000   37.638000   -2.699000    1.000000
H      68.953000   38.790000   -1.428000    1.000000
N      66.899000   43.196000   -7.221000    7.000000
C      67.864000   43.093000   -8.338000    6.000000
C      67.328000   42.340000   -9.543000    6.000000
O      67.915000   42.401000  -10.620000    8.000000
C      69.195000   42.460000   -7.889000    6.000000
C      70.131000   43.436000   -7.163000    6.000000
C      71.257000   42.766000   -6.374000    6.000000
O      71.361000   41.515000   -6.356000    8.000000
O      72.052000   43.512000   -5.765000    8.000000
H      66.877000   44.166000   -6.939000    1.000000
H      66.420000   41.744000   -9.452000    1.000000
H      67.049000   42.649000   -6.385000    1.000000
H      68.086000   44.109000   -8.666000    1.000000
H      68.990000   41.607000   -7.242000    1.000000
H      69.708000   42.044000   -8.756000    1.000000
H      70.560000   44.130000   -7.886000    1.000000
H      69.546000   44.066000   -6.493000    1.000000
N      73.806000   34.124000   -3.415000    7.000000
C      74.728000   35.258000   -3.573000    6.000000
C      76.157000   34.873000   -3.155000    6.000000
O      76.379000   34.445000   -2.014000    8.000000
C      74.226000   36.499000   -2.805000    6.000000
C      74.223000   36.417000   -1.274000    5.999999
C      73.734000   37.728000   -0.651000    6.000001
N      74.428000   38.082000    0.598000    7.000000
C      75.608000   38.713000    0.679000    6.000000
N      76.295000   39.062000   -0.415000    7.000000
N      76.122000   38.990000    1.877000    7.000000
H      76.977000   34.977000   -3.865000    1.000000
H      76.669000   38.403000    1.263000    1.000000
H      72.959000   34.352000   -3.917000    1.000000
H      73.539000   33.859000   -2.478000    1.000000
H      74.754000   35.515000   -4.632000    1.000000
H      74.802000   37.370000   -3.116000    1.000000
H      73.225000   36.755000   -3.152000    1.000000
H      73.575000   35.600000   -0.956000    1.000000
H      75.231000   36.201000   -0.920000    1.000000
H      73.852000   38.537000   -1.372000    1.000000
H      72.662000   37.662000   -0.463000    1.000000
H      73.942000   37.810000    1.441000    1.000000
H      75.927000   38.851000   -1.331000    1.000000
H      77.182000   39.537000   -0.324000    1.000000
H      75.623000   38.725000    2.714000    1.000000
H      77.010000   39.465000    1.948000    1.000000

sobereva

Tian Lu (Multiwfn developer)

From: Beijing

Registered: 2017-09-11

Posts: 1,830

Website

Re: Generate electrostatic potential grid cube based on atomic charges

Hello, I would like to take up again this post, since I made this same example, and the results I obtained were the expected ones, however, when trying to get the ESP from nuclear charges from a larger system, the results have unexpectedly high values between 50-80, initially I thought they were different units from a.u. but I feel there could be a relationship with the coordinates.

The "high" result is expected. Because in your chg file, the last column is nuclear charges rather than atomic charges.