计算自旋密度

本教程使用软件AMS2020.101。

计算自旋密度，实际上是计算Single Point，唯一需要注意的是，需要勾选Unrestricted选项，也就是对自旋向上和向下分别进行迭代。如果不勾选这一项的话，只计算其中一种自旋的能级和电子轨道的空间分布，另一种自旋的情况就直接copy过去。

其它参数的设置，参考ADF参数设置详解

只有勾选Unrestricted选项的时候，才会生成Spin density信息。

提交任务了。提交任务的方式，参考：提交作业、设定任务核数

SCM - View - Properties - Spin density，经过短暂计算（小分子几秒钟，分子越大耗时越长，但一般不会超过几分分钟的量级）即可看到自旋密度，设置图像透明（参考：如何设置View中各种空间分布图的透明度）后，如下图所示：

在窗口的最下端，可以看到实际上得到的是两种自旋的电子密度的差值。

• 第一行表示名为C-n（n＝1，2，3，4，5……数字没有意义，仅仅是为区分名字）的数据是SCF（电子自洽场计算）得到的自旋A的电子密度减去自旋B的电子密度；
• 第二行打勾，表示显示该行数据，本例中也就是C-1，即自旋密度

Mulliken、Hershfield、Voronoi等电荷、自旋电荷数据较好理解，在SCM → Output → Mulliken Charge Analysis即可看到。这里重点讲一下Multipole Derived Charge(MDC)。

理论：

• 一个分子产生的电场，是空间上每个点的电荷产生的电场叠加的效果，但是就需要每个点进行积分。有一种简单的计算方法，无限趋近这个：
• 把分子简化为一个点电荷，这是零级近似，这个点电荷会产生一个电场。
• 然后分子有一个电偶极矩，这个电偶极矩会产生一个电场。
• 然后分子有一个四偶极矩，也会产生一个电场。
• 然后分子有一个八偶极矩，也会产生一个电场。
• ……
• 所有这些叠加起来，就等于分子整体的电场。

SCM → Output 中给出的MDC-m、MDC-d、MDC-q

 MDC atomic charges (includes spinA + spinB electrons)


 The MDC-m charges are just the Monopole terms in the multipole expansion, while for the MDC-d charges
 also the Dipoles are reconstructed. The usually preferred charges are the MDC-q charges.
 These reconstruct the Monopoles, Dipoles and Quadrupoles (both atomic AND molecular).

 Given here are the atomic charges of both spins added. These should be compared
 to the values from a "normal" RESTRICTED calculation.

        Atom    Level:     MDC-m        MDC-d        MDC-q
 ---------------------------------------------------------
     1     O            0.000000     0.000000     0.000000
     2     O            0.000000     0.000000     0.000000


 MDC spin density (spinA - spinB)

 Reported here are the the number of Alpha-electrons minus the number of Beta-electrons
 per atom, which usually are regarded as spin densities.

        Atom    Level:     MDC-m        MDC-d        MDC-q
 ---------------------------------------------------------
     1     O            1.000000     1.000000     1.000000
     2     O            1.000000     1.000000     1.000000

MDC-m，其中m的含义是Mono-Pole，单极的意思。类似地，MDC-d、MDC-q是偶极、四极的意思。

上面数据中，MDC atomic charges和MDC spin density (spinA - spinB)，有MDC-m、MDC-d、MDC-q，分别表示只考虑到单极（也就是零级近似），以及单极、偶极（即到二级近似），以及单极、偶极、四极（四级近似）。最精确的是第三列数据。

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