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adf:nocv-disdinguishbonding2020

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adf:nocv-disdinguishbonding2020 [2020/11/22 11:11] – [参数设置] liu.junadf:nocv-disdinguishbonding2020 [2023/11/27 17:35] (当前版本) – [EDA-NOCV功能案例（分子间作用）：二聚体能量分解（EDA）中轨道作用、电子在片段轨道间转移的分解] liu.jun
行 1: 行 1:
-======EDA-NOCV功能案例（闭壳层体系）：二聚体能量分解（EDA）中轨道作用、电子在片段轨道间转移的分解======+======EDA-NOCV化学键分析（分子间作用）：二聚体能量分解（EDA）中轨道作用、电子在片段轨道间转移的分解======
 =====理论参考===== =====理论参考=====
  
行 12: 行 12:
  
 =====参数设置===== =====参数设置=====
 +**总的来说，对待片段，实际上也就是对片段进行的一个单点计算，因此电荷、自旋极化、收敛情况，都是同样需要注意的。**
  
 将两个分子分为两个Region（如何分区，参考费米维基：[[adf:creatregion]]）： 将两个分子分为两个Region（如何分区，参考费米维基：[[adf:creatregion]]）：
行 31: 行 32:
 因为NOCV的计算，对称性被系统自动设置为NoSymm，分区的计算参数，保存任务时，会自动沿用主任务的参数。但实际上分区如果有对称性，最好是单独将各个分区的任务，对称性设置修改为Auto，这样生成的分区轨道也是按不可约表示来排列，经常会更方便我们的分析。 因为NOCV的计算，对称性被系统自动设置为NoSymm，分区的计算参数，保存任务时，会自动沿用主任务的参数。但实际上分区如果有对称性，最好是单独将各个分区的任务，对称性设置修改为Auto，这样生成的分区轨道也是按不可约表示来排列，经常会更方便我们的分析。
 =====结果查看===== =====结果查看=====
-====数据结果====+====能量分解EDA====
 在Out窗口，Properties > Bonding Energy Decomposition，可以看到： 在Out窗口，Properties > Bonding Energy Decomposition，可以看到：
 <code bash> <code bash>
-Total Bonding Energy:                   -0.032273260024145         -0.8782           -20.25           -84.73+Total Bonding Energy:                   -0.032081195090827         -0.8730           -20.13           -84.23
 </code> </code>
  
 也就是两个氢键总的键能为: 也就是两个氢键总的键能为:
 <code bash> <code bash>
--0.032273260024145 Hatree = -0.8782 eV = -20.25 kcal/mol = -84.73 kJ/mol+-0.032081195090827 Hatree = -0.8730 eV = -20.13 kcal/mol = -84.23 kJ/mol
 </code> </code>
  
-也可以看到里面列出了其中轨道相互作用能：+也可以看到里面列出了其中**轨道相互作用能**：
 <code bash> <code bash>
-  Total Orbital Interactions:           -0.035322532931233         -0.9612           -22.17           -92.74+  Total Orbital Interactions:           -0.035169972961341         -0.9570           -22.07           -92.34 
 +</code> 
 + 
 +泡利排斥能： 
 +<code> 
 +  Total Pauli Repulsion:                 0.059549792252633          1.6204            37.37           156.35 
 +</code> 
 +静电作用能： 
 +<code> 
 +  Electrostatic Interaction:            -0.051204609712812         -1.3933           -32.13          -134.44
 </code> </code>
  
 那么两个氢键，每一组的轨道相互作用能分别是多少呢？轨道相互作用分别是谁贡献出来的呢？ 那么两个氢键，每一组的轨道相互作用能分别是多少呢？轨道相互作用分别是谁贡献出来的呢？
 +====轨道相互作用按共价作用拆分-NOCV分析====
 我们看ETS-NOCV的结果。在Out窗口 > Properties > ETS-NOCV可以看到： 我们看ETS-NOCV的结果。在Out窗口 > Properties > ETS-NOCV可以看到：
 <code bash> <code bash>
- 1. Eigenvalue pairs from diagonalization of DeltaP expressed in Lowdin: 
-    1  -0.27662  389   0.27662 
-    2  -0.16882  388   0.16882 
-    3  -0.09052  387   0.09052 
-    4  -0.08262  386   0.08262 
-    5  -0.05873  385   0.05873 
- 2. Orbital Interaction Energy Contributions from each NOCV pair (in a.u.) 
-   1  -0.01999 
-   2  -0.00844 
-   3  -0.00123 
-   4  -0.00095 
-   5  -0.00128 
  3. Orbital Interaction Energy Contributions from each NOCV pair (in kcal/mol)  3. Orbital Interaction Energy Contributions from each NOCV pair (in kcal/mol)
-   1 -12.54703 +   1 -12.54553 
-   2  -5.29874 +   2  -5.28927 
-   3  -0.77077 +   3  -0.76546 
-   4  -0.59640 +   4  -0.60827 
-   5  -0.80408 +   5  -0.74938    
- Total sum:  -22.2200497016945       (kcal/mol)    + Total sum:  -22.0624598644894       (kcal/mol)
 </code> </code>
  
  
-轨道相互作用贡献（Orbital Interaction Energy Contributions）列表里面，贡献最大的两组轨道相互作用，一个是-0.01999 a.u. = -12.54703 kcal/mol，另一个是-0.00844 eV = -5.29874 kcal/mol。+轨道相互作用贡献（Orbital Interaction Energy Contributions）列表里面，贡献最大的两组轨道相互作用，一个是-12.54553 kcal/mol，另一个是-5.28927 kcal/mol。
  
-这两组轨道相互作用，NOCV orbital的本征值为±0.27662、±0.16882。 +这两组轨道相互作用，NOCV orbital的本征值分别为±0.27627、±0.16837: 
- +<code> 
-这些数字在上面都有。 + 1. Eigenvalue pairs from diagonalization of DeltaP expressed in Lowdin: 
- +    1  -0.27627  577   0.27627 
-还有类似如下数据结果：+    2  -0.16837  576   0.16837 
 +    3  -0.09017  575   0.09017 
 +    4  -0.08319  574   0.08319 
 +    5  -0.05765  573   0.05765 
 +</code> 
 +====每组共价作用的电子转移情况==== 
 +每组轨道作用，其电子转移情况。例如第一组：
  
 <code bash> <code bash>
-SFO decomposition of Delta rho k (major contributions):+ SFO decomposition of Delta rho k (major contributions):
  
      
行 88: 行 92:
  Threshold for an individual SFO contribution is  1.000000000000000E-002  Threshold for an individual SFO contribution is  1.000000000000000E-002
  
-   1   NOCV eigenvalues:  -0.27662   0.27662, sum from all SFOs:   -0.31109E-04 +   1   NOCV eigenvalues:  -0.27627   0.27627, sum from all SFOs:   -0.15579E-04 
-       Corresponding Delta E k: -12.54703  (kcal/mol) +       Corresponding Delta E k: -12.54553  (kcal/mol) 
-       19   SFO contribution:  -0.05453 +       19   SFO contribution:  -0.05254 
-      220   SFO contribution:   0.03846 +      315   SFO contribution:   0.03645 
-       18   SFO contribution:  -0.03629 +       18   SFO contribution:  -0.03552 
-      224   SFO contribution:   0.01358 +      319   SFO contribution:   0.01359 
-      221   SFO contribution:   0.01191+      316   SFO contribution:   0.01103
 </code> </code>
 <color blue>表示形成该(本征值为±0.2641的)NOCV，电子在片段轨道之间，是如何转移的：</color> <color blue>表示形成该(本征值为±0.2641的)NOCV，电子在片段轨道之间，是如何转移的：</color>
  
-  * 这是两组较强的轨道相互作用中的第一组，另一组在该数据的下方 +  * 另二组在该数据的下方 
-  * 19、18号SFO分别失去0.05453、0.03629个电子，220、224、221 SFO得到0.03846、0.01358、0.01191个电子 +  * 19、18号SFO分别失去0.05254、0.03552个电子，315、319、316 SFO得到0.03645、0.01359、0.01103个电子 
-  * <color blue>SFO（symmetrized Fragment Orbital）即碎片轨道。用户可以在SCM > View > Add Isosurface:with phase > 窗口底部Select Field：可以选择对应的SFO编号，查看其空间分布形状）</color> +  * <color blue>SFO，symmetrized Fragment Orbital，即碎片轨道。用户可以在SCM > View > Add Isosurface:with phase > 窗口底部Select Field：可以选择对应的SFO编号，查看其空间分布形状）</color>。也可以在Output > Properties > SFO constructions看到所有SFO的详细情况： 
-====图形化显示==== +<code> 
-这两组轨道相互作用，具体是哪个键？我们可以在View里面去查看。 +    SFO  (index         Fragment          Generating    Expansion in Fragment Orbitals 
-====第一组：本征值为±0.27662==== +  indx  incl.CFs)   Occup   Orb.Energy   FragmentType  Coeff.   Orbital     on Fragment 
-===成键前的样子=== + -------------------------------------------------------------------------------------- 
-点击ADF LOGO > View > Add > Isosurface: With Phase在窗口下方点击Select Field > NOCV Orbitals，选择-0.2766这一个轨道，本征值为负的这个，表示轨道相互作用前，二者的样貌主要是关于N-H...N氢键： +     1      20      2.000      -0.959 au  A             1.00      1 AA              1 
- +                        (     -26.083 eV) 
-{{ :adf:nocv-hbonds05.png?600 |}} +     2      21      2.000      -0.901 au  A             1.00      2 AA              1 
- +                        (     -24.505 eV) 
-并将轨道设置为透明显示（参考费米维基：[[adf:transparrency]]），并适当调整等值面的数值大小（本例是0.08），方便我们看清。该轨道是非局域的，其中右边碎片N的孤对电子（占据轨道）以及和左边H原子的空轨道发生相互作用，作用能就是前面的-12.54703 kcal/mol： +     3      22      2.000      -0.864 au  A             1.00      3 AA              1 
-===成键后的样子=== +                        (     -23.514 eV) 
-选择NOCV Orbital 0.2766：就是右边碎片分子的占据轨道和左边碎片分子的空轨道形成的氢键的样子： +     4      23      2.000      -0.819 au  A             1.00      4 AA              1 
- +                        (     -22.276 eV) 
-{{ :adf:nocv-hbonds06.png?600 |}} +     5      24      2.000      -0.785 au  A             1.00      5 AA              1 
- +                        (     -21.357 eV) 
-===成键导致的电子转移=== +     6      25      2.000      -0.701 au  A             1.00      6 AA              1 
- +                        (     -19.073 eV) 
-窗口底部的Select Field区域选择NOCV def Density，并选择本征值为-0.2766这个，即显示第一组轨道相互作用，导致的电子转移： +     7      26      2.000      -0.612 au  A             1.00      7 AA              1 
- +                        (     -16.654 eV) 
-{{ :adf:nocv-hbonds07.png?600 |}} +     8      27      2.000      -0.595 au  A             1.00      8 AA              1 
- +                        (     -16.194 eV) 
-其中红色的区域，表示失去了电子，蓝色区域表示得到了电子，因为电子得失非常微弱，所以等值面的值需要改小才能看得见，这里改成了0.003。这个图，是文献中使用最多的图。其中红色的区域，代表这个区域失去了电子，蓝色区域值，代表这个区域得到了电子。N与N-H之间，出现了电子的富集，代表着氢键的形成。 +     9      28      2.000      -0.577 au  A             1.00      9 AA              1 
- +                        (     -15.713 eV) 
-====第二组：本征值为±0.16882==== +    10      29      2.000      -0.535 au  A             1.00     10 AA              1 
-===成键前的样子=== +                        (     -14.551 eV) 
-Select Field > NOCV Orbitals，选择-0.16882这一个轨道，本征值为负的这个，表示轨道相互作用前，二者的样貌主要是关于O...H-N氢键： +    11      30      2.000      -0.508 au  A             1.00     11 AA              1 
- +                        (     -13.823 eV) 
-{{ :adf:nocv-hbonds08.png?600 }} +    12      31      2.000      -0.470 au  A             1.00     12 AA              1 
- +                        (     -12.798 eV) 
-可以看到是左边碎片O原子的孤对电子（占据轨道）与右边碎片分子H原子的空轨道在发生相互作用，作用能就是前面的-5.29874 kcal/mol。 +    13      32      2.000      -0.457 au  A             1.00     13 AA              1 
- +                        (     -12.423 eV) 
-===成键后的样子=== +    14      33      2.000      -0.419 au  A             1.00     14 AA              1 
- +                        (     -11.390 eV) 
-选择NOCV Orbital 0.16882：就是左边碎片分子的占据轨道和右边碎片分子的空轨道形成的氢键的样子： +    15      34      2.000      -0.400 au  A             1.00     15 AA              1 
- +                        (     -10.889 eV) 
-{{ :adf:nocv-hbonds09.png?600 |}}+    16      35      2.000      -0.378 au  A             1.00     16 AA              1 
 +                        (     -10.279 eV) 
 +    17      36      2.000      -0.279 au  A             1.00     17 AA              1 
 +                        (      -7.592 eV) 
 +    18      37      2.000      -0.246 au  A             1.00     18 AA              1 
 +                        (      -6.702 eV) 
 +    19      38      2.000      -0.214 au  A             1.00     19 AA              1 
 +                        (      -5.837 eV) 
 +    20      39       --        -0.016 au  A             1.00     20 AA              1 
 +</code> 
 +例如19号SFO就是来自分区A，在A分区的能级排序中，能级编号为19 AA，能量为-0.214 au = -5.837 eV。 
 +====轨道作用导致的电子转移的图形化显示==== 
 +我们可以在View里面去查看。SCM > View > Add > Isosurface: With Phase在窗口下方点击Select Field > NOCV def Density，并选择本征值为-0.2763这个，即显示第一组轨道相互作用，导致的电子转移：
  
-===成键导致的电子转移=== +{{ :adf:2020nocv-hbonds05.png?600 |}}
-窗口底部的Select Field区域选择NOCV def Density，并选择本征值为-0.15558这个，即显示第一组轨道相互作用，导致的电子转移：+
  
-{{ :adf:nocv-hbonds10.png?600 |}}+其中红色的区域，表示失去了电子，蓝色区域表示得到了电子，因为电子得失非常微弱，所以等值面的值需要改小才能看得见，这里改成了0.003。这个图，是文献中使用最多的图。N与N-H之间，出现了电子的富集，N-H上的N也得到了电子，而另一方的N原子失去了电子，这些都是典型的氢键特征。
  
-其中红色的区域，代表这个区域失去了电子，蓝色区域值，代表这个区域得到了电子。N-H与O之间，出现了电子的富集，代表着氢键的形成。+类似可以看到第二组轨道作用，是主要集中在第二个氢键上。
 =====注意一：===== =====注意一：=====
 从上面可以看到： 从上面可以看到：
-  - 这种分法和两个氢键分配并不是严格对应的，比如第一组里面实际上包含了少量其他无关成分，第二组也包含了少量的无关成分，但定性的大小关系上可以给我们明确而有力的参考。 +  - 两组轨道作用，分别主要对应两个氢键，但并没有严格区分开，比如第一组里面实际上包含了少量其他无关成分，第二组也包含了少量的无关成分，但定性上可以给我们明确而有力的参考。 
-  - 还有其他对轨道作用贡献较小的NOCV，我们可以自己去看看，会发现剩下的NOCV主要是分子内部的极化，也就是分子内部电子的转移。具体可以从NOCV def Density查看成键前后，电子的从什么轨道上转移到什么轨道上。 +  - 还有其他对轨道作用贡献较小的NOCV，我们可以自己去看看，会发现剩下的NOCV还包括分子内部的极化，也就是分子内部电子的转移。
-  - NOCV def Densities，是“正本征值NOCV orbital的模方” - “负本征值NOCV orbital的模方”，不过在理解上要注意，负本征值NOCV Orbital实际上一部分是占据电子的，另一部分是不占据电子的。正本征值NOCV Orbital则是形成化学键，整个轨道上都占了电子的。当然程序自动求得NOCV def Density，已经考虑到了这一点。因此NOCV def Densities表示电子的流向，负值表示失去电子，正值表示得到电子，与“SFO contribution”列表中的贡献值（也就是具体每个SFO得失电子的个数）对应。真正能够可靠地、直观地、明确无误地表征成键作用的，是NOCV def Density。这是一个描述成键导致电子转移的分布图。所以文献中，一般并不讨论NOCV Orbital，而只讨论NOCV def Density。+
 =====注意二：===== =====注意二：=====
 出现“Not all NOCV orbitals pair! The results might be useless”这样的提示，或者NOCV轨道正负本征值没有配对，则表示NOCV方法对这个体系分析失败了，结果无效。 出现“Not all NOCV orbitals pair! The results might be useless”这样的提示，或者NOCV轨道正负本征值没有配对，则表示NOCV方法对这个体系分析失败了，结果无效。
-=====注意三：===== 
-AMS2018以后，在SCM LOGO > View中，可以显示SFO的空间分布情况。因此，结合该组NOCV的“SFO contribution”列表中负“contribution”的情况，可以具体看到电子从哪个SFO流到哪个SFO去了。失去电子的SFO为Donor orbital，得到电子的为Acceptor orbital。 
adf/nocv-disdinguishbonding2020.1606014678.txt.gz · 最后更改: 2020/11/22 11:11 由 liu.jun

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