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如何计算材料中的原子电荷(Partial Charge)

部分电荷(Partial Charge)是指由于与周围原子相互作用,导致原子带上非整数电荷。因此通常也叫做原子电荷(net atomic charge)。

BAND可以计算几种原子电荷包括Mulliken电荷、Hirshfeld电荷、Voronoi形变电荷、Bader电荷。本例中说明如何计算前三种电荷。

本例所示的体系,其周期性为Bulk(即三维周期边界),二维、一维周期性计算是完全类似的,关于周期性如果理解存在问题,务必参考:周期边界条件。对三维周期性材料而言,例如SiO2或许是更好的案例,不过只要模型建好了,参数设置、分析过程是完全一样的,没有丝毫的区别。

参数设置

由于该体系中含有O2,该分子是开壳层体系,自旋没有完全配对,因此勾选了Unrestricted。

注意基组的选择,一般要比ADF模块低一个级别(ADF模块基组设置,参考:BAND:如何设置基组)。因为BAND模块是Slater基+数值基,实际精度比ADF模块更高。

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SCM - Output搜索“ Atomic Charge Analysis”,可以看到列出了Hirshfeld、Voronoi、CM5、Mulliken几种原子电荷:

 Atomic Charge Analysis

  
 Deformation charges with respect to neutral atoms.
 
   ----------------------------------------------------------
     Atom      Hirshfeld     Voronoi         CM5    Mulliken
   ----------------------------------------------------------
      1  O        -0.001      -0.009      -0.004      -0.026
      2  O         0.026       0.022       0.023       0.008
      3  O        -0.301      -0.281      -0.636      -0.589
      4  H         0.134       0.133       0.305       0.302
      5  H         0.142       0.135       0.311       0.304
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      Total:       0.000       0.000       0.000       0.000
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