如何计算键临界点（BCPs）的电子密度、密度梯度、密度Hessian、ELF、动能密度、Laplacian、密度梯度、电子密度拉普拉斯、静电势……的数值

软件版本为AMS2019.3及之前的版本，AMS2020以后的版本请参考链接：计算键临界点（BCPs）的电子密度、密度梯度、密度Hessian、ELF、动能密度、Laplacian、密度梯度、电子密度拉普拉斯、静电势……的数值

其他设置与普通的单点计算一致，外加勾选ADFinput > Properties > QTAIM: Perform QTAIM analysis这一项。

计算完毕之后，在SCM → View → Properties → QTAIM（Topology），将显示键临界点、环临界点，鼠标放置在这些点上，将显示对应的电子密度、密度梯度、密度Hessian。

在*.out中将列出BCP的坐标。例如本例中，ELF.out列出13个BCP的坐标（CP COORDINATES）：

CP #    1
(RANK,SIGNATURE):     (3,-3)    
 
CP COORDINATES:      0.000000    0.000000    0.042626
 
VALUES OF SOME FUNCTIONS AT CPs (a.u.):
 
                Rho =    0.1252399E+03
 --------------------------------------------------------
CP #    2
(RANK,SIGNATURE):     (3,-3)    
 
CP COORDINATES:      0.000000    1.212831   -0.657602
 
VALUES OF SOME FUNCTIONS AT CPs (a.u.):
 
                Rho =    0.1252395E+03
 --------------------------------------------------------
CP #    3
(RANK,SIGNATURE):     (3,-3)    
 
CP COORDINATES:      0.000000    1.212831   -2.058058
 
VALUES OF SOME FUNCTIONS AT CPs (a.u.):
 
                Rho =    0.1252396E+03
 --------------------------------------------------------
CP #    4
(RANK,SIGNATURE):     (3,-3)    
 
CP COORDINATES:      0.000000    0.000000   -2.758286
 
VALUES OF SOME FUNCTIONS AT CPs (a.u.):
 
                Rho =    0.1252408E+03
 --------------------------------------------------------
CP #    5
(RANK,SIGNATURE):     (3,-3)    
 
CP COORDINATES:      0.000000   -1.212831   -2.058058
 
VALUES OF SOME FUNCTIONS AT CPs (a.u.):
 
                Rho =    0.1252396E+03
 --------------------------------------------------------
CP #    6
(RANK,SIGNATURE):     (3,-3)    
 
CP COORDINATES:      0.000000   -1.212831   -0.657602
 
VALUES OF SOME FUNCTIONS AT CPs (a.u.):
 
                Rho =    0.1252395E+03
 --------------------------------------------------------
CP #    7
(RANK,SIGNATURE):     (3,-3)    
 
CP COORDINATES:      0.000000    2.139478   -0.122602
 
VALUES OF SOME FUNCTIONS AT CPs (a.u.):
 
                Rho =    0.4973337E+00
 --------------------------------------------------------
CP #    8
(RANK,SIGNATURE):     (3,-3)    
 
CP COORDINATES:      0.000000    2.139478   -2.593058
 
VALUES OF SOME FUNCTIONS AT CPs (a.u.):
 
                Rho =    0.4973248E+00
 --------------------------------------------------------
CP #    9
(RANK,SIGNATURE):     (3,-3)    
 
CP COORDINATES:      0.000000    0.000000   -3.828286
 
VALUES OF SOME FUNCTIONS AT CPs (a.u.):
 
                Rho =    0.4973315E+00
 --------------------------------------------------------
CP #   10
(RANK,SIGNATURE):     (3,-3)    
 
CP COORDINATES:      0.000000   -2.139478   -2.593058
 
VALUES OF SOME FUNCTIONS AT CPs (a.u.):
 
                Rho =    0.4973259E+00
 --------------------------------------------------------
CP #   11
(RANK,SIGNATURE):     (3,-3)    
 
CP COORDINATES:      0.000000   -2.139478   -0.122602
 
VALUES OF SOME FUNCTIONS AT CPs (a.u.):
 
                Rho =    0.4973348E+00
 --------------------------------------------------------
CP #   12
(RANK,SIGNATURE):     (3,-3)    
 
CP COORDINATES:      0.000000    0.000000    1.122626
 
VALUES OF SOME FUNCTIONS AT CPs (a.u.):
 
                Rho =    0.4913269E+00
 --------------------------------------------------------
CP #   13
(RANK,SIGNATURE):     (3,+1)    
 
CP COORDINATES:     -0.000000   -0.000000   -1.357818

其中Rho就是电子密度。

我们已经得到了13个BCP的坐标，下面我们直接使用脚本(也就是本文开始下载链接中的ELFatBCPs.run文件)：

#! /bin/sh
 
densf <<eor
inputfile /Users/Landau/DAT/ADFTrainingCourse/ADF/ELF/ELF.t21
outputfile /Users/Landau/DAT/ADFTrainingCourse/ADF/ELF/ELF.t41
Grid Inline
0.000000    1.212831   -0.657602
0.000000    0.000000    0.042626
0.000000    1.212831   -2.058058
0.000000    0.000000   -2.758286
0.000000    0.000000   -2.758286
0.000000   -1.212831   -2.058058
end
UNITS
 Length angstrom
END
KinDens {scf}
eor

简要说明：

• inputfile /Users/Landau/DAT/ADFTrainingCourse/ADF/ELF/ELF.t21指明从哪个t21文件读取数据来计算指定点的ELF值，需要指明完整的文件路径；
• outputfile /Users/Landau/DAT/ADFTrainingCourse/ADF/ELF/ELF.t41指明计算结果输出到哪个t41文件，也需要指定完整的路径；
• Grid Inline与end之间，列出需要计算的点的坐标，这里我们只输入了6个点，用户可以指定任意感兴趣的坐标点；
• KinDens {scf}表示计算Kinetic Energy Density and Electron Localization Function (ELF)
• 其他参数照搬即可，例如拉普拉斯：

  Laplacian {scf}

直接运行该*.run文件即可。 注意，计算前，确保inputfile确实存在，以及outputfille不存在（否则可能会报错）。该计算的CPU耗费很低，并不需要并行计算。

计算完毕之后，在ADFJobs窗口，直接双击生成的*.t41文件，即可打开文件如下（也可以选中该任务下的.t41，然后点击SCM - Kf Browser打开）。点开SCF > ELF就可以看到列出的6个数字，就是我们这里计算的6个点上的ELF值:

实际上，使用这种方法，也可以计算指定坐标点上，除ELF之外的其他性质，包括：

• Density 电子密度
• KinDens 动能密度
• Laplacian 电子密度拉普拉斯
• DenGrad 电子密度梯度
• DenHess 电子密度二阶梯度
• Potential 静电势
• Orbitals
• NOCV
• NCI
• SEDD

具体参考：https://www.scm.com/doc/ADF/Input/Densf.html

另外，电子密度实际上就是上面输出内容中的rho这一项。