非共价作用NCI: Non-Covalent Interactions

软件版本为AMS2019.3及之前的版本，AMS2020以后的版本请参考链接：非共价作用NCI: Non-Covalent Interactions

原理

RDG(Reduced Density Gradient):s = 1/2·$(3π^2)^{-1/3}$·|∇ρ|·$ρ^{-4/3}$，版本号大于2017.113，ADF模块计算结果中，在View窗口可以查看RDG空间分布。

NCI用于识别非共价相互作用，例如范德华相互作用、氢键、空间位阻。NCI出现的区域具有三个特征（即，NCI考虑到了电子密度、RDG、Hessian迭戈本征值这三项）：

低电子密度；
低RDG值；
电子密度Hessian本征值中的第二个值$λ_2$为负值或者非常小的正值。

具体说明如下：

对于单个分子，密度较大的区域RDG较小，密度较小的区域RDG较大。对于二聚体，分子间有弱相互作用，在密度较小的区域，出现RDG值突然变得很小的异常位置。这些位置，实际上是由于分子间临界点（CPs，Critical Points）电子密度的湮灭所致（所以NCI一般出现在CP的位置）。这些位置就是NCI的位置。

$∇^2ρ(r)$的符号，可用于确定作用类型，电子密度的二阶梯度有三个本征值：$λ_1$≤$λ_2$≤$λ_3$。在原子核区域三个本征值都是负值，因为电子密度处于局域极大值点；在共价键区域，有一个正本征值，两个负本征值，也就是：$λ_1$<$λ_2$<0，$λ_3$>0；在位阻、原子间存在拉伸的区域，有$λ_3$>$λ_2$>0。因此$λ_2$的符号可以用来区分“键”（$λ_2$<0）与“非键”（$λ_2$>0）。λ值的计算，参考: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

作用的强度可以由电子密度本身来表征：NCI区域电子密度越大，表示NCI作用越强。