函数沿某个方向的数值分布

使用densf和adfreport，可以输出密度、动能密度、Laplacian、密度梯度、密度Hessian、静电势、分子轨道、NOCV轨道、NCI、SEDD在空间，沿着某个方向的数值分布。

这里以F₂的电子密度沿着键的方向的分布为例：

基本设置

注意由于显示函数数值的空间分布，需要确定的坐标，因此建模的时候，原点在什么地方，xyz轴的方向，都需要非常清楚。

Input - View -Axes显示坐标系。选中两个F原子，Edit - Align - with z-Axes），设置键的方向为z轴。然后选中两个F原子，Edit - Set Origin），设置F₂中心为原点：

为了简单起见，可以设置Details > Symmetry > Symbol:Nosym，去掉对称性，便于用户直观地设置希望显示数据的坐标点。

保存任务后，修改生成的*.run文件，在底部增加如下内容。如果任务计算已经完成了，只是欠缺提取数据，则可以单独创建*.run文件如下，然后运行即可：

$AMSBIN/densf << eor
inputfile D:\ADF_DATA\spinor.results\adf.rkf
outputfile D:\ADF_DATA\spinor.results\adf.t41 
 
Grid Save
  0.0  0.0 -1.0
300
  0.0  0.0  1.0  2.0
End
 
Density SCF
eor

下面依次解释上述代码的含义：

1，输入、输出

inputfile D:\ADF_DATA\spinor.results\adf.rkf，表示读取当前任务生成的*.results\adf.rkf(即旧版的*.t21文件)，作为输入，注意路径要正确
outputfile D:\ADF_DATA\spinor.results\adf.t41，表示计算输出，保存在哪个文件中，双击这个文件就可以用KF Browser打开

2，指定需要打印的坐标

Grid Save
  0.0  0.0 -1.0
300
  0.0  0.0  1.0  2.0
End

表示保存某个量的值，空间坐标从（0.0 0.0 -1.0）开始，沿着（0.0 0.0 1.0）方向，长度为2.0埃。数字300这一行，表示这一个坐标范围内，均匀地生成300个点的数值。当然可以同时保存N个方向，这样的话，这一行就需要N个整数，下面需要N行矢量的方向、长度。

3，指定需要打印的数据

Density SCF

Density SCF表示保存电子密度自洽迭代后得到的数值，如果是Density frag，则表示保存的是片段的电子密度直接加和的值。

有这一段代码，程序就会计算相应的坐标，以及该坐标下，指定的这个物理量的数值。计算完毕之后，在*.t41文件中，就可以找到这些数值。

注意：坐标值目前的输出单位是原子单位，而我们在上面代码中，指定坐标的时候，是以埃为单位。

如果要打印分子轨道，可以用这样到格式：

Orbitals scf
all HOMO-1 LUMO+1
END

表示分别计算“HOMO-1”~“LUMO+1”，总共4个轨道，在指定格点上的数值。当然也可以用HOMO-8，HOMO-100，LUMO+11之类，控制打印范围。

4，结果查看

用户在AMSJobs窗口双击对应的*.41文件，之后在打开*.t41文件的窗口中，点击菜单栏File > Expert Mode可以看到生成了那些数据。其中电子密度的数据在“SCF“这一栏中，点开可以看到对应的轨道序号数字，点开即为轨道在指定格点的值：

以及坐标值（这里我们关心z值）

注意这里数据的单位是原子单位波尔，1 bohr= 0.52917721067 Å

可打印的数据列表

所有可以显示的物理量的名字列表如下(电子密度、动能密度、Laplacian、密度梯度、密度Hessian、势、分子轨道、NOCV、NCI、SEDD，其中势可以根据其后的参数，设定为静电势或者交换相关势等)：

Density ...
KinDens ...
Laplacian ...
DenGrad ...
DenHess ...
Potential ...
Orbitals ...
NOCV ...
NCI ...
SEDD

如果用户想打印的是NOCV def density，实际上可以先打印NOCV，得到的是“本征值*NOCV orbit的平方”。因此可以将NOCV pair相关的两个NOCV编号都打印出来，然后人工相加即可得到NOCV def density。

打印分子轨道的一个例子：

#!/bin/sh

"$AMSBIN/ams" << eor

Task SinglePoint
System
    Atoms
        O 0.0 0.0 0.745 
        O 0.0 -0.0 -0.745 
    End
    BondOrders
         2 1 1.0
    End
End

Engine ADF
    Basis
        Type DZP
        Core None
    End
    SpinPolarization 2
    XC
        GGA BP86
    End
    Unrestricted Yes
EndEngine
eor

$AMSBIN/densf << eor
inputfile D:\ADF_DATA\NormalTask\a.results\adf.rkf
outputfile D:\ADF_DATA\NormalTask\a.results\adf.t41 
 
Grid Save
  0.0  0.0 -1.0
301
  0.0  0.0  1.0  2.0
End
 
Orbitals scf
SIGMA.g 2
END
eor

其中

Orbitals scf
SIGMA.g 2
END

指定打印SIGMA.g不可约表示的第2个轨道。

计算完毕，结果查看：双击AMSJobs窗口文件列表中对应的*.t41文件，然后File - Expert Mode，可以在SCF_SIGMA.g_A ➡ 2中看到301个数值，在z values ➡z values看到对应的坐标z值（注意原子单位bohr需要换算成Å）。另外这里打印的轨道是有正负相位的，用户也许更关心其平方（即密度），可以在excel中自行处理即可。

参考资料

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

目录