adf:fragmentanalysis
这是本文档旧的修订版！
分子间相互作用能、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：
关于参数设置详细介绍，请参考：parameters
分区操作，参考：如何创建分区。手动勾选Multilevel > Fragment > Use fragment。
保存任务，将生成总共3个任务，其中一个是主任务，另外两个任务是两个碎片的任务。提交并行任务，尤其是这种碎片分析相关的任务，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
SCM > level
第二列轨道是分子轨道（底部有分子的名称，例如本例保存任务名字叫AT，因此底部分子也叫做AT），其他列为片段轨道，底部有碎片的名称。该图定性显示整个二聚体的分子轨道与两个碎片的分子轨道之间的关系。红线越粗，表示该碎片轨道贡献越大。鼠标放置在能级上，将显示定量贡献百分比。
EDA
点击SCM的LOGO > Output > Properties > Bonding Energy Decomposition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：
- 理论参考：能量分解分析（EDA）
- 本例使用了色散修正泛函，因此还包含第四个部分：色散能。
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，之后的能量降低量之和，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.: 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41
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 ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ----
------
30: 0.01 1.34 0.00 0.40 0.02 0.00 0.05 0.13 0.29 0.07 0.00 0.00 0.00 0.01
33: 0.31 3.25 0.01 0.22 0.08 0.00 0.06 0.08 0.06 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00
34: 0.00 11.58 0.33 2.55 0.01 0.01 0.00 0.14 0.15 0.13 0.00 0.00 0.00 0.00
35: 5.48 0.91 81.44 9.52 0.65 0.04 0.16 0.02 0.09 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00
36: 0.00 0.10 0.03 0.03 0.21 93.18 5.39 0.29 0.17 0.07 0.00 0.00 0.00 0.00
37: 0.01 0.28 0.11 0.25 0.70 2.87 54.47 27.53 4.35 5.78 -0.01 0.00 0.03 -0.01
38: 0.02 0.29 0.07 0.22 0.55 0.61 8.62 0.20 3.74 81.10 -0.01 0.00 0.05 -0.01
39: 0.00 0.07 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.06 0.06 0.06 0.24 83.34 0.90 8.57
40: 0.00 0.16 0.00 0.01 0.00 0.00 0.02 0.12 0.13 0.16 0.09 16.04 8.82 53.46
41: -0.01 0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.03 0.00 0.01 0.09 0.03 0.11 2.80
43: -0.02 0.16 0.00 0.07 -0.01 0.00 0.00 0.02 0.15 0.10 0.03 0.12 -0.09 10.63
175: 0.03 0.00 0.77 0.22 0.01 0.58 1.21 0.38 0.00 0.62 -0.01 0.00 0.00 0.00
177: 93.46 0.21 4.97 1.09 0.01 0.00 0.01 0.00 0.00 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00
178: 0.34 79.99 0.90 0.22 0.52 0.18 0.32 0.00 0.01 0.04 0.00 0.00 0.01 0.01
179: 0.08 0.00 10.67 83.62 0.56 0.12 0.18 0.18 0.06 0.20 0.00 0.00 0.00 0.01
180: 0.02 0.16 0.29 1.03 96.42 0.43 0.56 0.11 0.00 0.18 0.00 0.00 0.00 0.00
181: 0.01 0.02 0.13 0.03 0.00 0.20 19.59 66.40 11.29 1.25 -0.01 0.00 0.01 0.00
182: 0.01 0.07 0.03 -0.01 0.00 0.76 6.94 2.60 78.53 7.86 0.00 0.00 0.01 0.03
183: 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.02 0.03 0.05 0.00 0.09 93.75 0.04 0.32 0.13
184: 0.02 0.00 0.00 0.08 0.00 0.18 0.31 0.45 0.01 0.64 4.40 0.03 29.87 15.14
185: 0.01 0.00 -0.02 0.03 0.00 0.05 0.02 0.15 0.01 0.24 0.73 0.29 59.33 0.23
186: 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.05 0.10 0.07 0.00 0.11 0.05 0.00 0.32 7.04
Summation over all MOs, multiplied by occupation: Total SFO Gross Populations in this Irrep
===========================================================================================
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.00 1.99 2.00 2.00 1.99
2.00 1.99 2.00 2.00 2.00 1.99 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00
1.97 1.95 0.01 0.02 0.00 0.01 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.99 1.98 2.00 2.00
2.00 2.00 1.99 2.00 2.00 2.00 1.99 1.99 2.00 2.00 1.99 2.00
1.99 1.96 0.01 0.05 0.02 0.01 0.00 0.01 0.00 0.01 0.01 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
注意，
- 如果体系有对称性，则该数据是按照不可约表示分别列出的。不可约表示的通俗理解，参考：分子对称性、点群与不可约表示、轨道对称性的通俗理解
- SFO contributions (%) per orbital显示的是整个二聚体的分子轨道（也就是 Orb.那一行，其数字是轨道的序号， occup是该轨道的电子占据数）与碎片轨道之间的组合关系
- Total SFO Gross Populations in this Irrep显示的是，每个碎片轨道上，分布了多少个电子，这里面可以看到存在微弱的电子转移，例如第24号SFO失去了0.01电子，因此只有1.99电子了。最前面的19个轨道是冻芯轨道，没有列出电子占据数，显示为0。
24SFO是哪个轨道呢？可以查询。点击Properties > SFO construction，看到AA不可约表示中的SFO列表（同样地，需要看对应的不可约表示，例如这里需要看AA）：
=== AA ===
Nr. of SFOs : 279
Cartesian basis functions that participate in this irrep (total number = 323) :
1 20 39 58 77 96 115 134 153 172
221 240 259 278 297 316 335 354 373 2
3 4 5 6 8 9 11 12 19 14
15 17 21 22 23 24 25 27 28 30
31 38 33 34 36 40 41 42 43 44
46 47 49 50 57 52 53 55 59 60
61 62 63 65 66 68 69 76 71 72
74 78 79 80 81 82 84 85 87 88
95 90 91 93 97 98 99 100 101 103
104 106 107 114 109 110 112 116 117 118
119 120 122 123 125 126 133 128 129 131
135 136 137 138 139 141 142 144 145 152
147 148 150 154 155 156 157 158 160 161
163 164 171 166 167 169 173 174 175 176
177 179 180 182 183 190 185 186 188 191
192 193 194 195 197 198 199 200 201 203
204 205 206 207 209 210 211 212 213 215
216 217 218 219 222 223 224 225 226 228
229 231 232 239 234 235 237 241 242 243
244 245 247 248 250 251 258 253 254 256
260 261 262 263 264 266 267 269 270 277
272 273 275 279 280 281 282 283 285 286
288 289 296 291 292 294 298 299 300 301
302 304 305 307 308 315 310 311 313 317
318 319 320 321 323 324 326 327 334 329
330 332 336 337 338 339 340 342 343 345
346 353 348 349 351 355 356 357 358 359
361 362 364 365 372 367 368 370 374 375
376 377 378 380 381 383 384 391 386 387
389 392 393 394 395 396 398 399 400 401
402 404 405 406 407 408 410 422 411 423
412 424 415 427 413 414 425 426 416 417
418 419 420
SFO (index Fragment Generating Expansion in Fragment Orbitals
indx incl.CFs) Occup Orb.Energy FragmentType Coeff. Orbital on Fragment
--------------------------------------------------------------------------------------
1 20 2.000 -0.960 au Region_1 1.00 1 AA 1
( -26.120 eV)
2 21 2.000 -0.902 au Region_1 1.00 2 AA 1
( -24.534 eV)
3 22 2.000 -0.865 au Region_1 1.00 3 AA 1
( -23.545 eV)
4 23 2.000 -0.820 au Region_1 1.00 4 AA 1
( -22.309 eV)
5 24 2.000 -0.786 au Region_1 1.00 5 AA 1
( -21.386 eV)
6 25 2.000 -0.702 au Region_1 1.00 6 AA 1
( -19.099 eV)
7 26 2.000 -0.613 au Region_1 1.00 7 AA 1
( -16.688 eV)
8 27 2.000 -0.596 au Region_1 1.00 8 AA 1
可以看到，24 SFO实际上就是Region_1的5 AA轨道，在Region_1碎片单独存在的时候，能级为-0.786 au = -21.386 eV
注意
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
adf/fragmentanalysis.1575653861.txt.gz · 最后更改: 2019/12/07 01:37 由 liu.jun