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如何进行片段之间相互作用能、分子之间相互作用能、键能、键解离能、结合能计算、键能分解EDA、片段轨道布居
使用该功能发表的代表性工作：
氢键的片段分析、电子转移、电荷转移的分析，参考：文献重现：氢键强度、轨道作用、电荷分析。关于键能分解的理论，参考：能量分解分析（EDA）
片段是一个比较广义的概念，可以是分子的部分和部分之间相互作用，也可以是分子和分子之间的相互作用，方法原理都是一样。如果是分子内部一个区域与另一个区域相互作用，那么将这两个区域当成两个片段即可，如果是分子和分子间相互作用，那么将每个分子当成一个片段就可以了。如果要考虑相对论的片段分析，那么设置参数的时候，勾选 Main > Relativity > Scalar就可以了，目前ADF不支持Spin－Orbit的片段功能。
下面以分子内部区域与区域之间的相互作用为例子，来演示计算的过程。
1，创建分子（具体创建过程，可以参考：建模：创建球形团簇、建模：ADF模块分子的基本建模功能演示（视频））：
首先应该进行结构优化，之后才进行片段分析。结构优化如何使用？请参考：geoopt、geooptforbigsystem
假定已经优化完成，如下演示的是片段分析的参数设置：
ADF2017去掉了上图中Fragment Analysis这个选项，实际上这个选项的作用仅仅是自动勾选ADFinput > Multilevel > Fragment > Use fragment而已，因此此处勾选Single Point，手动勾选ADFinput > Multilevel > Fragment > Use fragment也一样。
关于参数设置详细介绍，请参考：parameters
保存任务，并运行。提交并行任务，参考：正式版的安装、维护与升级
计算完成，查看结果（如何查看，参考：如何查看结果）：
片段分析
点击SCM的LOGO > level
第二列轨道是分子轨道，其他列为片段轨道。
EDA
点击SCM的LOGO > output查看文本格式的输出文件中能量分解部分：
其中键能，就是Total Bonding Energy。这个数字，在logfile末尾也有。
上图中进行了EDA（Energy Decomposition Analysis）分析：
- 第一种分解方法：总的键能分为三个部分（如上图所示）：（Total ）Pauli Repulsion、Electrostatic Interaction(也就是库伦项)、Total Orbital Interactions，其中前两项都与轨道的空间位置有关系。而第三项又可细分为Kinetic、Coulomb、XC（＋HF）
- 第二种分解方法：总的键能分为四个部分：Electrostatic Energy、Kinetic Energy、Coulomb (Steric+OrbInt) Energy、XC Energy
- 本例没有使用色散修正泛函，因此不包含色散能。
- EDA的分法理论依据，参考：能量分解分析（EDA）
键能、键解离能、结合能计算
这个如果是两个片段的话，那么这个能量就是两个片段之间的结合能。
键解离能有两种描述方式，一种就是直接采用键能（一般为负值）；另一种需要在键能的基础上加上准备能（聚合体中的片段们，分别进行能量最小化，之后到能量降低量之和，即准备能，为正值）
片段轨道布居
SCM LOGO > Output > Properties > %SFO per orbital，会显示类似如下内容：
=== AA === SFO contributions (%) per orbital (multiplication by the orbital occupation yields the SFO Gross Populations) Orb.: 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 occup: 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 0.00 0.00 0.00 0.00 CF+SFO ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ------ 12: 0.00 0.00 0.00 2.64 2.64 0.00 3.12 3.16 -0.00 0.00 0.00 -0.00 -0.11 -0.11 18: 0.00 0.00 0.00 2.64 2.64 0.00 3.16 3.12 0.00 0.00 0.00 -0.00 -0.11 -0.11 22: 3.79 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 86.64 0.00 0.00 0.00 0.00 23: -0.14 0.00 -0.00 -0.00 -0.00 0.00 0.00 -0.00 0.00 1.50 -0.00 -0.00 0.00 0.00 25: 0.00 19.50 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 72.32 0.00 -0.00 5.10 0.00 0.00 26: 0.00 -0.59 -0.00 -0.00 -0.00 -0.00 -0.00 -0.00 1.24 0.00 0.00 5.74 0.00 0.00 28: 0.00 0.00 40.15 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 38.93 0.00 0.00 0.00 29: -0.00 -0.00 -0.74 -0.00 -0.00 0.00 0.00 -0.00 0.00 -0.00 9.16 0.00 0.00 0.00 38: 12.60 0.00 4.13 3.85 0.00 0.00 1.01 0.00 0.00 0.01 0.25 0.00 0.07 0.00 39: 11.14 0.00 10.10 13.19 0.00 0.00 25.43 0.00 0.00 1.81 11.80 0.00 1.82 0.00 40: 0.20 0.00 0.04 0.05 0.00 0.00 -0.01 -0.00 0.00 0.40 1.00 0.00 0.02 0.00 53: 0.00 19.43 0.00 0.00 29.82 24.64 0.00 19.17 5.35 0.00 0.00 0.20 0.00 0.02 54: 0.00 0.99 0.00 0.00 0.69 0.09 0.00 0.65 1.04 0.00 0.00 22.13 0.00 46.41 66: 12.60 0.00 4.13 3.85 0.00 0.00 1.01 0.00 0.00 0.01 0.25 0.00 0.07 0.00 67: 11.14 0.00 10.10 13.19 0.00 0.00 25.43 0.00 0.00 1.81 11.80 0.00 1.82 0.00 68: 0.20 0.00 0.04 0.05 0.00 0.00 -0.01 -0.00 0.00 0.40 1.00 0.00 0.02 0.00 81: 0.00 19.43 0.00 0.00 29.82 24.64 0.00 19.17 5.35 0.00 0.00 0.20 0.00 0.02 82: 0.00 0.99 0.00 0.00 0.69 0.09 0.00 0.65 1.04 0.00 0.00 22.13 0.00 46.41 94: 12.60 0.00 4.13 0.00 3.85 0.00 0.00 1.01 0.00 0.01 0.25 0.00 0.00 0.07 95: 11.14 0.00 10.10 0.00 13.19 0.00 0.00 25.43 0.00 1.81 11.80 0.00 0.00 1.82 96: 0.20 0.00 0.04 0.00 0.05 0.00 -0.00 -0.01 -0.00 0.40 1.00 0.00 0.00 0.02 109: 0.00 19.43 0.00 29.82 0.00 24.64 19.17 0.00 5.35 0.00 0.00 0.20 0.02 0.00 110: 0.00 0.99 0.00 0.69 0.00 0.09 0.65 0.00 1.04 0.00 0.00 22.13 46.41 0.00 122: 12.60 0.00 4.13 0.00 3.85 0.00 0.00 1.01 0.00 0.01 0.25 0.00 0.00 0.07 123: 11.14 0.00 10.10 0.00 13.19 0.00 0.00 25.43 0.00 1.81 11.80 0.00 0.00 1.82 124: 0.20 0.00 0.04 0.00 0.05 0.00 -0.00 -0.01 0.00 0.40 1.00 0.00 0.00 0.02 137: 0.00 19.43 0.00 29.82 0.00 24.64 19.17 0.00 5.35 0.00 0.00 0.20 0.02 0.00 138: 0.00 0.99 0.00 0.69 0.00 0.09 0.65 0.00 1.04 0.00 0.00 22.13 46.41 0.00 Summation over all MOs, multiplied by occupation: Total SFO Gross Populations in this Irrep =========================================================================================== 2.00 2.00 2.00 0.01 0.03 0.00 0.00 -0.00 0.00 2.00 2.00 0.33 0.01 0.00 0.00 2.00 2.00 0.33 0.01 0.00 0.00 1.92 0.02 -0.00 1.84 0.01 0.00 1.08 -0.03 -0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 2.00 2.00 1.99 1.99 1.51 0.02 0.03 0.01 0.01 -0.00 0.00 0.00 -0.00 -0.00 0.00 0.00 -0.00 -0.00 1.98 0.08 -0.01 -0.00 0.00 -0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.00 2.00 1.99 1.99 1.51 0.02 0.03 0.01 0.01 -0.00 0.00 0.00 -0.00 -0.00 0.00 0.00 -0.00 -0.00 1.98 0.08 -0.01 -0.00 0.00 -0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.00 2.00 1.99 1.99 1.51 0.02 0.03 0.01 0.01 -0.00 0.00 0.00 -0.00 -0.00 0.00 0.00 -0.00 -0.00 1.98 0.08 -0.01 -0.00 0.00 -0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.00 2.00 1.99 1.99 1.51 0.02 0.03 0.01 0.01 -0.00 0.00 0.00 -0.00 -0.00 0.00 0.00 -0.00 -0.00 1.98 0.08 -0.01 -0.00 0.00 -0.00 0.00 0.00
此处显示的是AA不可约表示的MO的组分，以及SFO布居情况（Total SFO Gross Populations in this Irrep）。例如第4个片段轨道（也就是第4个SFO，也就是第一行第4个数字：0.01），占据了0.01个电子；第5、6个分别是0.03、0.00。
那么第4、5、6SFO分别是什么？
可以查询。点击Properties > SFO construction，看到AA不可约表示中的SFO列表：
=== AA === Nr. of SFOs : 146 Cartesian basis functions that participate in this irrep (total number = 159) : 1 2 3 4 11 12 40 41 42 5 6 8 9 13 14 16 17 19 20 43 44 27 33 39 22 23 25 28 29 31 34 35 37 51 54 46 47 49 52 56 57 58 59 60 61 62 64 65 67 68 75 70 71 73 76 77 78 79 80 81 82 84 85 87 88 95 90 91 93 96 97 98 99 100 101 102 104 105 107 108 115 110 111 113 116 117 118 119 120 121 122 124 125 127 128 135 130 131 133 136 137 138 139 140 141 142 144 145 147 148 155 150 151 153 156 157 158 159 160 161 162 164 165 167 168 175 170 171 173 176 177 178 179 180 181 182 184 185 187 188 195 190 191 193 196 197 198 199 200 201 202 204 205 207 208 215 210 211 213 SFO (index Fragment Generating Expansion in Fragment Orbitals indx incl.CFs) Occup Orb.Energy FragmentType Coeff. Orbital on Fragment -------------------------------------------------------------------------------------- 1 1 2.000 -299.542 au Ni 1.00 1 S 1 ( -8150.961 eV) 2 2 2.000 -35.461 au Ni 1.00 2 S 1 ( -964.940 eV) 3 3 2.000 -3.742 au Ni 1.00 3 S 1 ( -101.818 eV) 4 4 -- -0.068 au Ni 1.00 4 S 1 ( -1.859 eV) 5 5 -- 0.131 au Ni 1.00 5 S 1 ( 3.557 eV) 6 6 -- 0.882 au Ni 1.00 6 S 1 ( 23.994 eV) 7 7 -- 5.326 au Ni 1.00 7 S 1 ( 144.926 eV) 8 8 -- 35.620 au Ni 1.00 8 S 1
在(index incl.CFs)这一列可以看到，实际上AA不可约表示的SFO 4、5、6分别是片段Ni的4S、5S、6S轨道，该片段轨道能级分别为-1.859 eV、3.557 eV、3.994 eV。我们在ADFjobs窗口，也可以选中Ni片段的计算任务，然后点击SCM LOGO > level从而可以显示Ni片段的能级和上述数据是同一个东西，可以在level图里面打开这些对应的轨道空间分布图（选中该能级后，右键点击该能级，选择第一项——该能级的编号，例如4AA，则自动显示该能级的轨道图），实际上就是孤立的Ni片段进行计算得到的能级。
注意
实际上，本例是一个较为复杂的体系，复杂之处，在于其中的Ni片段是开壳层的。本例中，没有对各个片段进行单独指定其电子占据方式。实际计算过程中，如果某个片段是开壳层的，或者非满占据的，片段计算完毕之后，都要检查片段的占据方式是不是正确。请参考openshellfragmentanalysis
其他详细的功能，参考：文献重现：氢键强度、轨道作用、电荷分析