Quantificando a sobreposição eletrônica?

Question

Estou tentando entender como quantificar a interação / condução / sobreposição eletrônica entre dois núcleos de metal em distâncias variáveis. Como alguém que trabalha principalmente com MD clássico e tem menos experiência em simulações de primeiros princípios, eu queria saber se aqueles mais experientes poderiam dar algumas recomendações sobre a simulação / software mais apropriado para fazer isso, e o tipo de saída que seria usado para quantificar isso.

Answer 1

Eu recomendo o uso do pacote Multiwfn . Este software é gratuito nas versões Windows / Linux. Ele usa a função de onda calculada de outro software.

Do site:

Resumidamente, Multiwfn pode realizar análises de função de onda com base no arquivo de saída de quase todos os programas de química quântica conhecidos, como Gaussian, ORCA, GAMESS-US, Molpro, NWChem, Dalton, xtb, PSI4, Molcas, Q-Chem, MRCC, deMon2k, Firefly, CFour, Turbomole ...

Isso significa que você deve configurar seus cálculos usando um dos softwares acima e, em seguida, usar o Multiwfn para executar a análise desejada.

Algumas das análises que é capaz de fazer:

• Análise de topologia para qualquer função do espaço real, como densidade de elétrons (análise AIM), Laplaciano, ELF, LOL, potencial eletrostático e assim por diante. Pontos críticos (CPs) podem ser localizados, caminhos de topologia e superfícies entre bacias podem ser gerados, e então eles podem ser visualizados diretamente em uma janela GUI 3D ou plotados em um mapa plano. O valor de várias funções do espaço real pode ser calculado em pontos críticos ou ao longo de caminhos de topologia. As propriedades do CP podem ser decompostas como contribuições orbitais.
• Análise populacional. Hirshfeld, Hirshfeld-I, VDD, Mulliken, Löwdin, Modified Mulliken (incluindo três métodos: SCPA, Stout & Politzer, Bickelhaupt), Becke, ADCH (Momento de dipolo atômico corrigido Hirshfeld), CM5, CHELPG, Merz-Kollmann, RESP (Contido Potencial Eletrostático), RESP2, AIM (Atoms-In-Molecules), EEM (Método de Equalização de Eletronegatividade) e PEOE (Gasteiger) são suportados. A energia de interação eletrostática de dois fragmentos dados pode ser calculada com base nas cargas atômicas.
• Análise de composição orbital. Mulliken, Stout & Politzer, SCPA, Hirshfeld, Hirshfeld-I, Becke, orbital atômico natural (NAO) e métodos AIM são suportados para obter a composição orbital. O índice de deslocalização orbital (ODI) pode ser gerado para quantificar a extensão da deslocalização espacial de orbitais.
• Plotagem de densidade populacional total, parcial, sobreposição de estados (TDOS, PDOS, OPDOS) e MO-PDOS. Até 10 fragmentos podem ser definidos de forma muito flexível e conveniente. O DOS local (LDOS) também pode ser traçado para um ponto como mapa de curva ou para uma linha como mapa preenchido com cores. Além disso, a plotagem do espectro de fotoelétrons (PES) com base no teorema de Koopmans (generalizado) é totalmente suportada.
• Análise de funções espaciais reais em espaços atômicos difusos (definidos por partições Becke, Hirshfeld ou Hirshfeld-I). Essas quantidades podem ser calculadas: Integral de funções espaciais reais em espaços atômicos ou na região de sobreposição entre espaços atômicos, momentos dipolo e multipolares de átomo / fragmento / molécula, matriz de sobreposição atômica (AOM), índices de localização e deslocalização (LI, DI), kernel de resposta linear condensada, DI multicêntrico, bem como quatro índices de aromaticidade, nomeadamente FLU, FLU-pi, PDI e índice teórico da informação

... e muitos mais.

Answer 2

Por "núcleos de metal", se você está se referindo à sobreposição de funções de onda de elétrons de íons de metal separados por uma distância, então você pode, em princípio, usar o quantum ESPRESSO para obter alguns insights. Você pode definir um arquivo CIF com os íons separados em distâncias variáveis ​​uns dos outros e visualizar a densidade eletrônica.

Além do quantum ESPRESSO, você também pode usar o CP2K para criar imagens STM em modo de condução. Não tenho certeza sobre o último, mas vale a pena tentar.

Espero que isto ajude :)