使用FDE方法强制体系的某个区域带电

对于某些特殊问题，我们希望人为地限制电荷的分布，例如水分子解离为<chem>H+</chem>和<chem>OH-</chem>，我们希望H带正电、OH带负电。ADF里面提供两种方式：FDE和CDFT。

• FDE：希望被限制的那个区域，被当做环境来处理，也进行精确DFT计算，但电子不计入最后的结果中，能级中也不反应被限制的区域的电子
• CDFT：被限制的区域的电子，被当做普通的片段处理，只是区域的带电量不允许变化。这种方法往往很难得到收敛的结果。

本文使用FDE方法。并以$Ca(OH)_2$为例，设定其中一个OH带-1电荷，计算剩余部分的电子态。注意FDE不能用于结构优化、势能面扫描、过渡态搜索等。

使用软件版本AMS2019.301。

用户自行选择适合的泛函、基组：

将体系分为OH和CaOH两个区域，其中OH是我们限制的一个区域，它的电荷我们设定为-1，它的电子密度将会使用精确DFT计算，但它对CaOH而言只是一个“环境”。分区操作，参考：如何创建分区

设定FDE参数如下：

• 首先点击窗口底部的＋，如上选择对应的参数，上方其他参数才能进一步设置，否则是灰色、不可设置的。
• 其中的泛函是描述OH与CaOH之间的衔接问题，第一项选择PW91K，后面两相可以尽量与Main的泛函一致，不一致也问题不大。
• 勾选右下角的Relax，是指考虑OH与CaOH互相之间的影响，彼此逐渐达到平衡。也就是先固定OH电子密度，再计算CaOH，得到CaOH电子密度后，再次计算OH电子密度，这样循环直到双方电子密度不再变化。
• Relax Cycle是指上述循环的最大次数，一般30足够。
• 左下角选择的OH，是指选择OH作为环境，CaOH作为真正关心的区域。

另外，该功需要使用STO基函数拟合电子密度，因此设置：

保存并提交任务。

查看电子密度：

可以看到电子集中再CaOH区域，OH作为环境，不显示其内部电子结构。

Properties → Atom info → Mulliken Charge → Show，显示电荷（OH区域电荷不再计入，因此为0）：

其中CaOH三个原子电荷总和为1.0。显示电子轨道，也将只显示CaOH的电子轨道。

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