本例以两个甲基形成乙烷为例。
将乙烷分为两个区(如何分区,参考如何创建分区):
设置基组、泛函等,并勾选Unrestricted、周期性设置为None(在ADF的官方GUITutorial中,使用晶格常数很大的一维周期性Chain,那样也是可以的,但本文中设置为None的方式更好):
在Properties > PEDA-NOCV中打勾,表示要进行NOCV的计算:
在Multilevel > Fragment中勾选Use Fragments,表示要使用片段分析功能,并分别设置每个片段的自旋极化(未配对电子个数):
中Details > Numerical Quality中设置K点(对于NOCV的计算,只需要计算Gamma点即可):
保存任务。保存的时候,会生成两个片段的计算任务,生成片段的计算任务的时候,会提示:
表示软件发现我们设置了片段的自旋极化不为0,那么对片段的计算,也自动打开了Unrestriced。也就是说:对该计算,整体计算用了Unrestriced、片段的计算也用的是Unrestricted。
提交作业。
点击ADF LOGO > Output > PEDA Energy Terms:
P E D A E n e r g y T e r m s ------------------------------------------------------------------- PBE au eV kcal/mol kJ/mol ------------------------------------------------------------------- E_int | -0.19052 -5.184 -119.56 -500.2 E_Pauli | 0.25880 7.042 162.40 679.5 E_elstat | -0.18875 -5.136 -118.44 -495.6 E_orb | -0.26058 -7.091 -163.52 -684.2 | E^0 | 0.07006 1.906 43.96 183.9 T^0 | 0.67563 18.385 423.97 1773.9 Elst^0 | -0.43940 -11.957 -275.73 -1153.6 XC^0 | -0.16618 -4.522 -104.28 -436.3 | E_orb | -0.26058 -7.091 -163.52 -684.2 T_orb | -0.54525 -14.837 -342.15 -1431.6 Elst_orb | 0.24049 6.544 150.91 631.4 XC_orb | 0.04418 1.202 27.73 116.0 -------------------------------------------------------------------
表示EDA分析中,两个甲基之间的轨道相互作用能是-0.26058 au = -7.091 eV = -163.52 kcal/mol = -684.2 KJ/mol 其他各项能量的含义,具体参考pEDA能量各项的含义。
点击ADF LOGO > Output > PEDA-NOCV Energy Terms,显示:
P E D A N O C V E n e r g y T e r m s ------------------------------------------------------------------- Energies in kJ/mol ===K-Point 1 Spin 1 NOCV eigenvalue E_tot T V ------------------------------------------------------------------- 1 | -0.4736 +0.4736 -317.3 -496.2 +178.9 2 | -0.0585 +0.0585 -7.4 +65.6 -73.0 3 | -0.0548 +0.0548 -6.8 +56.1 -62.9 4 | -0.0496 +0.0496 -3.0 -154.5 +151.5 5 | -0.0456 +0.0456 -2.5 -147.6 +145.2 6 | -0.0417 +0.0417 -4.0 +14.9 -18.9 E_res= -1.1 kJ/mol E_tot= -342.0 kJ/mol ===K-Point 1 Spin 2 NOCV eigenvalue E_tot T V ------------------------------------------------------------------- 1 | -0.4736 +0.4736 -317.3 -496.2 +178.9 2 | -0.0585 +0.0585 -7.4 +65.6 -73.0 3 | -0.0548 +0.0548 -6.8 +56.1 -62.9 4 | -0.0496 +0.0496 -3.0 -154.5 +151.5 5 | -0.0456 +0.0456 -2.5 -147.6 +145.2 6 | -0.0417 +0.0417 -4.0 +14.9 -18.9 E_res= -1.1 kJ/mol E_tot= -342.0 kJ/mol =====================================================================
表示EDA分析中,两个甲基之间的轨道相互作用能-684.2 KJ/mol,主要是由第一组NOCV造成的(总共列出了6组)。其中第一组的alpha自旋这部分(也就是上表中的Spin 1),贡献了-317.3KJ/Mol;beta自旋这部分(也就是上表中的Spin 2),也贡献了-317.3KJ/Mol;第一组的本征值为-0.4736和+0.4736。其中本征值的正负的含义,参考:ETS-NOCV理论。下文中也略作说明。
ADF LOGO > View > Fields → Grid → Fine, Add → Isosurface: With Phase:
分别选择Spin为A(A表示alpha电子、B表示beta电子),本征值分别为-0.4736、+0.4736的两个NOCV,显示如下:
其中,将NOCV设置为透明的显示,可以参考:如何设置View中各种空间分布图的透明度
其中Spin为A、本征值为-0.4736的这个,列出的是左边片段、右边片段,其中一个的占据轨道和另一个的空轨道。成键的时候,是这两个轨道在产生“轨道相互作用”(ADF模块使用Unrestricted计算<chem>CH3</chem>,可以发现AA不可约表示的4号轨道Spin A是占据的、Spin B是空的,其中空的B这个轨道比占据的A轨道略“胖”。分别查看两个片段的电子占据方式,也可以得到这个信息)。那么很显然是左边的甲基<chem>SP3</chem>杂化形成的一个未配对的alpha电子(按CTRL -缩小原子,可以看的更清楚一些,如下图所示)和右边甲基的<chem>SP3</chem>杂化形成的alpha空轨道在发生“轨道相互作用”;Spin B的情况类似,不过是反过来的。
其中Spin为A、本征值为0.4736的这个,表示两个甲基成键之后,左边甲基的那个占据轨道电子和右边甲基的空轨道发生“轨道相互作用”之后,变成了什么形状。Spin B也可以类似看到,和Spin A的朝向相反。
在View窗口可以分别显示所有的轨道的空间分布图。