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adf:fragmentanalysis [2019/12/07 01:24] – [键能、键解离能、结合能计算] liu.jun | adf:fragmentanalysis [2020/11/20 21:44] – liu.jun |
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======分子间相互作用能、分子之间相互作用能、键能、键解离能、结合能计算、键能分解EDA、片段轨道布居====== | ======EDA应用于分子间作用、氢键体系:作用能分解、片段轨道布居====== |
使用该功能发表的代表性工作: | 使用该功能发表的代表性工作: |
* [[http://www.fermitech.com.cn/adf/highlight-006|N-卤-鸟嘌呤四股结构的共振增强卤键]] | * [[http://www.fermitech.com.cn/adf/highlight-006|N-卤-鸟嘌呤四股结构的共振增强卤键]] |
片段是一个比较广义的概念,可以是分子的部分和部分之间相互作用,也可以是分子和分子之间的相互作用,方法原理都是一样。如果是分子内部一个区域与另一个区域相互作用,那么将这两个区域当成两个片段即可,如果是分子和分子间相互作用,那么将每个分子当成一个片段就可以了。如果要考虑相对论的片段分析,那么设置参数的时候,勾选 Main > Relativity > Scalar就可以了,目前ADF不支持Spin-Orbit的片段功能。 | 片段是一个比较广义的概念,可以是分子的部分和部分之间相互作用,也可以是分子和分子之间的相互作用,方法原理都是一样。如果是分子内部一个区域与另一个区域相互作用,那么将这两个区域当成两个片段即可,如果是分子和分子间相互作用,那么将每个分子当成一个片段就可以了。如果要考虑相对论的片段分析,那么设置参数的时候,勾选 Main > Relativity > Scalar就可以了,目前ADF不支持Spin-Orbit的片段功能。 |
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下面以分子内部区域与区域之间的相互作用为例子,来演示计算的过程。 | 下面以分子内部区域与区域之间的相互作用为例子,来演示计算的过程。使用AMS2019.03完成计算。 |
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1,创建分子(具体创建过程,可以参考:[[adf:1000atomsball]]、[[https://www.jianguoyun.com/p/Dfq5zjUQmZ2ZBhjprSc|建模:ADF模块分子的基本建模功能演示(视频)]]): | 1,建模的操作,参考:[[adf:buildmodel|AMS软件建模教程]]: |
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首先应该进行结构优化,之后才进行片段分析。结构优化如何使用?请参考:[[adf:geoopt|]]、[[adf:geooptforbigsystem]] | 首先应该进行结构优化,之后才进行片段分析。结构优化如何使用?请参考:[[adf:geoopt2019|]]、[[adf:geooptforbigsystem2019]] |
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假定已经优化完成,如下演示的是片段分析的参数设置: | 假定已经优化完成,如下演示的是片段分析的参数设置: |
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====片段轨道布居==== | ====片段轨道布居==== |
SCM LOGO > Output > Properties > %SFO per orbital,会显示类似如下内容: | |
<code bash> | |
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| SCM LOGO > Output > Properties > %SFO per orbital,会显示类似如下内容: |
| <code> |
=== AA === | === AA === |
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SFO contributions (%) per orbital | SFO contributions (%) per orbital |
(multiplication by the orbital occupation yields the SFO Gross Populations) | (multiplication by the orbital occupation yields the SFO Gross Populations) |
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Orb.: 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 | Orb.: 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 |
occup: 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 0.00 0.00 0.00 0.00 | occup: 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 0.00 0.00 0.00 0.00 |
CF+SFO ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- | CF+SFO ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- |
------ | ------ |
12: 0.00 0.00 0.00 2.64 2.64 0.00 3.12 3.16 -0.00 0.00 0.00 -0.00 -0.11 -0.11 | 30: 0.01 1.34 0.00 0.40 0.02 0.00 0.05 0.13 0.29 0.07 0.00 0.00 0.00 0.01 |
18: 0.00 0.00 0.00 2.64 2.64 0.00 3.16 3.12 0.00 0.00 0.00 -0.00 -0.11 -0.11 | 33: 0.31 3.25 0.01 0.22 0.08 0.00 0.06 0.08 0.06 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 |
22: 3.79 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 86.64 0.00 0.00 0.00 0.00 | 34: 0.00 11.58 0.33 2.55 0.01 0.01 0.00 0.14 0.15 0.13 0.00 0.00 0.00 0.00 |
23: -0.14 0.00 -0.00 -0.00 -0.00 0.00 0.00 -0.00 0.00 1.50 -0.00 -0.00 0.00 0.00 | 35: 5.48 0.91 81.44 9.52 0.65 0.04 0.16 0.02 0.09 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 |
25: 0.00 19.50 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 72.32 0.00 -0.00 5.10 0.00 0.00 | 36: 0.00 0.10 0.03 0.03 0.21 93.18 5.39 0.29 0.17 0.07 0.00 0.00 0.00 0.00 |
26: 0.00 -0.59 -0.00 -0.00 -0.00 -0.00 -0.00 -0.00 1.24 0.00 0.00 5.74 0.00 0.00 | 37: 0.01 0.28 0.11 0.25 0.70 2.87 54.47 27.53 4.35 5.78 -0.01 0.00 0.03 -0.01 |
28: 0.00 0.00 40.15 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 38.93 0.00 0.00 0.00 | 38: 0.02 0.29 0.07 0.22 0.55 0.61 8.62 0.20 3.74 81.10 -0.01 0.00 0.05 -0.01 |
29: -0.00 -0.00 -0.74 -0.00 -0.00 0.00 0.00 -0.00 0.00 -0.00 9.16 0.00 0.00 0.00 | 39: 0.00 0.07 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.06 0.06 0.06 0.24 83.34 0.90 8.57 |
38: 12.60 0.00 4.13 3.85 0.00 0.00 1.01 0.00 0.00 0.01 0.25 0.00 0.07 0.00 | 40: 0.00 0.16 0.00 0.01 0.00 0.00 0.02 0.12 0.13 0.16 0.09 16.04 8.82 53.46 |
39: 11.14 0.00 10.10 13.19 0.00 0.00 25.43 0.00 0.00 1.81 11.80 0.00 1.82 0.00 | 41: -0.01 0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.03 0.00 0.01 0.09 0.03 0.11 2.80 |
40: 0.20 0.00 0.04 0.05 0.00 0.00 -0.01 -0.00 0.00 0.40 1.00 0.00 0.02 0.00 | 43: -0.02 0.16 0.00 0.07 -0.01 0.00 0.00 0.02 0.15 0.10 0.03 0.12 -0.09 10.63 |
53: 0.00 19.43 0.00 0.00 29.82 24.64 0.00 19.17 5.35 0.00 0.00 0.20 0.00 0.02 | 175: 0.03 0.00 0.77 0.22 0.01 0.58 1.21 0.38 0.00 0.62 -0.01 0.00 0.00 0.00 |
54: 0.00 0.99 0.00 0.00 0.69 0.09 0.00 0.65 1.04 0.00 0.00 22.13 0.00 46.41 | 177: 93.46 0.21 4.97 1.09 0.01 0.00 0.01 0.00 0.00 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 |
66: 12.60 0.00 4.13 3.85 0.00 0.00 1.01 0.00 0.00 0.01 0.25 0.00 0.07 0.00 | 178: 0.34 79.99 0.90 0.22 0.52 0.18 0.32 0.00 0.01 0.04 0.00 0.00 0.01 0.01 |
67: 11.14 0.00 10.10 13.19 0.00 0.00 25.43 0.00 0.00 1.81 11.80 0.00 1.82 0.00 | 179: 0.08 0.00 10.67 83.62 0.56 0.12 0.18 0.18 0.06 0.20 0.00 0.00 0.00 0.01 |
68: 0.20 0.00 0.04 0.05 0.00 0.00 -0.01 -0.00 0.00 0.40 1.00 0.00 0.02 0.00 | 180: 0.02 0.16 0.29 1.03 96.42 0.43 0.56 0.11 0.00 0.18 0.00 0.00 0.00 0.00 |
81: 0.00 19.43 0.00 0.00 29.82 24.64 0.00 19.17 5.35 0.00 0.00 0.20 0.00 0.02 | 181: 0.01 0.02 0.13 0.03 0.00 0.20 19.59 66.40 11.29 1.25 -0.01 0.00 0.01 0.00 |
82: 0.00 0.99 0.00 0.00 0.69 0.09 0.00 0.65 1.04 0.00 0.00 22.13 0.00 46.41 | 182: 0.01 0.07 0.03 -0.01 0.00 0.76 6.94 2.60 78.53 7.86 0.00 0.00 0.01 0.03 |
94: 12.60 0.00 4.13 0.00 3.85 0.00 0.00 1.01 0.00 0.01 0.25 0.00 0.00 0.07 | 183: 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.02 0.03 0.05 0.00 0.09 93.75 0.04 0.32 0.13 |
95: 11.14 0.00 10.10 0.00 13.19 0.00 0.00 25.43 0.00 1.81 11.80 0.00 0.00 1.82 | 184: 0.02 0.00 0.00 0.08 0.00 0.18 0.31 0.45 0.01 0.64 4.40 0.03 29.87 15.14 |
96: 0.20 0.00 0.04 0.00 0.05 0.00 -0.00 -0.01 -0.00 0.40 1.00 0.00 0.00 0.02 | 185: 0.01 0.00 -0.02 0.03 0.00 0.05 0.02 0.15 0.01 0.24 0.73 0.29 59.33 0.23 |
109: 0.00 19.43 0.00 29.82 0.00 24.64 19.17 0.00 5.35 0.00 0.00 0.20 0.02 0.00 | 186: 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.05 0.10 0.07 0.00 0.11 0.05 0.00 0.32 7.04 |
110: 0.00 0.99 0.00 0.69 0.00 0.09 0.65 0.00 1.04 0.00 0.00 22.13 46.41 0.00 | |
122: 12.60 0.00 4.13 0.00 3.85 0.00 0.00 1.01 0.00 0.01 0.25 0.00 0.00 0.07 | |
123: 11.14 0.00 10.10 0.00 13.19 0.00 0.00 25.43 0.00 1.81 11.80 0.00 0.00 1.82 | |
124: 0.20 0.00 0.04 0.00 0.05 0.00 -0.00 -0.01 0.00 0.40 1.00 0.00 0.00 0.02 | |
137: 0.00 19.43 0.00 29.82 0.00 24.64 19.17 0.00 5.35 0.00 0.00 0.20 0.02 0.00 | |
138: 0.00 0.99 0.00 0.69 0.00 0.09 0.65 0.00 1.04 0.00 0.00 22.13 46.41 0.00 | |
| |
Summation over all MOs, multiplied by occupation: Total SFO Gross Populations in this Irrep | Summation over all MOs, multiplied by occupation: Total SFO Gross Populations in this Irrep |
=========================================================================================== | =========================================================================================== |
| |
2.00 2.00 2.00 0.01 0.03 0.00 0.00 -0.00 0.00 2.00 2.00 0.33 | 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 |
0.01 0.00 0.00 2.00 2.00 0.33 0.01 0.00 0.00 1.92 0.02 -0.00 | 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.00 1.99 2.00 2.00 1.99 |
1.84 0.01 0.00 1.08 -0.03 -0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 2.00 2.00 | 2.00 1.99 2.00 2.00 2.00 1.99 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 |
1.99 1.99 1.51 0.02 0.03 0.01 0.01 -0.00 0.00 0.00 -0.00 -0.00 | 1.97 1.95 0.01 0.02 0.00 0.01 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 |
0.00 0.00 -0.00 -0.00 1.98 0.08 -0.01 -0.00 0.00 -0.00 0.00 0.00 | 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 |
0.00 0.00 2.00 2.00 1.99 1.99 1.51 0.02 0.03 0.01 0.01 -0.00 | 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 |
0.00 0.00 -0.00 -0.00 0.00 0.00 -0.00 -0.00 1.98 0.08 -0.01 -0.00 | 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 |
0.00 -0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.00 2.00 1.99 1.99 1.51 0.02 | 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 |
0.03 0.01 0.01 -0.00 0.00 0.00 -0.00 -0.00 0.00 0.00 -0.00 -0.00 | 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 |
1.98 0.08 -0.01 -0.00 0.00 -0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.00 2.00 | 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 |
1.99 1.99 1.51 0.02 0.03 0.01 0.01 -0.00 0.00 0.00 -0.00 -0.00 | 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 |
0.00 0.00 -0.00 -0.00 1.98 0.08 -0.01 -0.00 0.00 -0.00 0.00 0.00 | 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 |
| 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 |
| 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.99 1.98 2.00 2.00 |
| 2.00 2.00 1.99 2.00 2.00 2.00 1.99 1.99 2.00 2.00 1.99 2.00 |
| 1.99 1.96 0.01 0.05 0.02 0.01 0.00 0.01 0.00 0.01 0.01 0.00 |
| 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 |
| 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 |
| 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 |
| 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 |
| 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 |
| 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 |
| 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 |
| 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 |
| 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 |
</code> | </code> |
| |
此处显示的是AA不可约表示的MO的组分,以及SFO布居情况(Total SFO Gross Populations in this Irrep)。例如第4个片段轨道(也就是第4个SFO,也就是第一行第4个数字:0.01),占据了0.01个电子;第5、6个分别是0.03、0.00。 | 注意, |
| * 如果体系有对称性,则该数据是按照不可约表示分别列出的。不可约表示的通俗理解,参考:[[adf:symmetryandrepresentation]] |
| * SFO contributions (%) per orbital显示的是整个二聚体的分子轨道(也就是 Orb.那一行,其数字是轨道的序号, occup是该轨道的电子占据数)与碎片轨道之间的组合关系 |
| * Total SFO Gross Populations in this Irrep显示的是,每个碎片轨道上,分布了多少个电子,这里面可以看到存在微弱的电子转移,例如第24号SFO失去了0.01电子,因此只有1.99电子了。最前面的19个轨道是冻芯轨道,没有列出电子占据数,显示为0。 |
| |
那么第4、5、6SFO分别是什么? | 24SFO是哪个轨道呢?可以查询。点击Properties > SFO construction,看到AA不可约表示中的SFO列表(同样地,需要看对应的不可约表示,例如这里需要看AA): |
| <code> |
可以查询。点击Properties > SFO construction,看到AA不可约表示中的SFO列表: | |
<code bash> | |
| |
=== AA === | === AA === |
Nr. of SFOs : 146 | Nr. of SFOs : 279 |
Cartesian basis functions that participate in this irrep (total number = 159) : | Cartesian basis functions that participate in this irrep (total number = 323) : |
1 2 3 4 11 12 40 41 42 5 | 1 20 39 58 77 96 115 134 153 172 |
6 8 9 13 14 16 17 19 20 43 | 221 240 259 278 297 316 335 354 373 2 |
44 27 33 39 22 23 25 28 29 31 | 3 4 5 6 8 9 11 12 19 14 |
34 35 37 51 54 46 47 49 52 56 | 15 17 21 22 23 24 25 27 28 30 |
57 58 59 60 61 62 64 65 67 68 | 31 38 33 34 36 40 41 42 43 44 |
75 70 71 73 76 77 78 79 80 81 | 46 47 49 50 57 52 53 55 59 60 |
82 84 85 87 88 95 90 91 93 96 | 61 62 63 65 66 68 69 76 71 72 |
97 98 99 100 101 102 104 105 107 108 | 74 78 79 80 81 82 84 85 87 88 |
115 110 111 113 116 117 118 119 120 121 | 95 90 91 93 97 98 99 100 101 103 |
122 124 125 127 128 135 130 131 133 136 | 104 106 107 114 109 110 112 116 117 118 |
137 138 139 140 141 142 144 145 147 148 | 119 120 122 123 125 126 133 128 129 131 |
155 150 151 153 156 157 158 159 160 161 | 135 136 137 138 139 141 142 144 145 152 |
162 164 165 167 168 175 170 171 173 176 | 147 148 150 154 155 156 157 158 160 161 |
177 178 179 180 181 182 184 185 187 188 | 163 164 171 166 167 169 173 174 175 176 |
195 190 191 193 196 197 198 199 200 201 | 177 179 180 182 183 190 185 186 188 191 |
202 204 205 207 208 215 210 211 213 | 192 193 194 195 197 198 199 200 201 203 |
| 204 205 206 207 209 210 211 212 213 215 |
| 216 217 218 219 222 223 224 225 226 228 |
| 229 231 232 239 234 235 237 241 242 243 |
| 244 245 247 248 250 251 258 253 254 256 |
| 260 261 262 263 264 266 267 269 270 277 |
| 272 273 275 279 280 281 282 283 285 286 |
| 288 289 296 291 292 294 298 299 300 301 |
| 302 304 305 307 308 315 310 311 313 317 |
| 318 319 320 321 323 324 326 327 334 329 |
| 330 332 336 337 338 339 340 342 343 345 |
| 346 353 348 349 351 355 356 357 358 359 |
| 361 362 364 365 372 367 368 370 374 375 |
| 376 377 378 380 381 383 384 391 386 387 |
| 389 392 393 394 395 396 398 399 400 401 |
| 402 404 405 406 407 408 410 422 411 423 |
| 412 424 415 427 413 414 425 426 416 417 |
| 418 419 420 |
| |
SFO (index Fragment Generating Expansion in Fragment Orbitals | SFO (index Fragment Generating Expansion in Fragment Orbitals |
indx incl.CFs) Occup Orb.Energy FragmentType Coeff. Orbital on Fragment | indx incl.CFs) Occup Orb.Energy FragmentType Coeff. Orbital on Fragment |
-------------------------------------------------------------------------------------- | -------------------------------------------------------------------------------------- |
1 1 2.000 -299.542 au Ni 1.00 1 S 1 | 1 20 2.000 -0.960 au Region_1 1.00 1 AA 1 |
( -8150.961 eV) | ( -26.120 eV) |
2 2 2.000 -35.461 au Ni 1.00 2 S 1 | 2 21 2.000 -0.902 au Region_1 1.00 2 AA 1 |
( -964.940 eV) | ( -24.534 eV) |
3 3 2.000 -3.742 au Ni 1.00 3 S 1 | 3 22 2.000 -0.865 au Region_1 1.00 3 AA 1 |
( -101.818 eV) | ( -23.545 eV) |
4 4 -- -0.068 au Ni 1.00 4 S 1 | 4 23 2.000 -0.820 au Region_1 1.00 4 AA 1 |
( -1.859 eV) | ( -22.309 eV) |
5 5 -- 0.131 au Ni 1.00 5 S 1 | 5 24 2.000 -0.786 au Region_1 1.00 5 AA 1 |
( 3.557 eV) | ( -21.386 eV) |
6 6 -- 0.882 au Ni 1.00 6 S 1 | 6 25 2.000 -0.702 au Region_1 1.00 6 AA 1 |
( 23.994 eV) | ( -19.099 eV) |
7 7 -- 5.326 au Ni 1.00 7 S 1 | 7 26 2.000 -0.613 au Region_1 1.00 7 AA 1 |
( 144.926 eV) | ( -16.688 eV) |
8 8 -- 35.620 au Ni 1.00 8 S 1 | 8 27 2.000 -0.596 au Region_1 1.00 8 AA 1 |
</code> | </code> |
在(index incl.CFs)这一列可以看到,实际上AA不可约表示的SFO 4、5、6分别是片段Ni的4S、5S、6S轨道,该片段轨道能级分别为-1.859 eV、3.557 eV、3.994 eV。我们在ADFjobs窗口,也可以选中Ni片段的计算任务,然后点击SCM LOGO > level从而可以显示Ni片段的能级和上述数据是同一个东西,可以在level图里面打开这些对应的轨道空间分布图(选中该能级后,右键点击该能级,选择第一项——该能级的编号,例如4AA,则自动显示该能级的轨道图),实际上就是孤立的Ni片段进行计算得到的能级。 | 可以看到,24 SFO实际上就是Region_1的5 AA轨道,在Region_1碎片单独存在的时候,能级为-0.786 au = -21.386 eV |
====注意==== | ====注意==== |
实际上,本例是一个较为复杂的体系,复杂之处,在于其中的Ni片段是开壳层的。本例中,没有对各个片段进行单独指定其电子占据方式。实际计算过程中,如果某个片段是开壳层的,或者非满占据的,片段计算完毕之后,都要检查片段的占据方式是不是正确。请参考[[adf:openshellfragmentanalysis]] | |
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其他详细的功能,参考:[[adf:hbondanalysis|]] | 其他详细的功能,参考:[[adf:hbondanalysis|]] |