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huangry2006

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[交流] 【求助】差密度图

请问各位电子差密度图怎么绘制？谢谢！

[ Last edited by yjcmwgk on 2009-11-13 at 18:52 ]

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1楼2009-04-16 17:59:37

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zhou2009

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关于电子密度差

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
jghe(金币+5,VIP+0):很详细，谢谢 4-18 21:12
lei0736(金币+4,VIP+0):值得重奖 4-20 16:46
huangry2006(金币+5,VIP+0):谢谢！知道一些。 4-20 19:21
yuhuobuku(金币+5,VIP+0):欢迎参加讨论 4-22 11:34

我学作电子密度差Δρ，多是从网上寻找的，网友指教的，见到关于此的发问，便将手头的工作停下来，将我的学习大致过程、作Δρ的原则方法回馈给网友，细节待后续。

1、关于Δρ，通常它是分子的电子密度与组成分子的孤立原子的电子密度空间格点数值之差。常常只是较方便地观察一个小分子、分子地局部、分子片在成键前后电子密度的净变化，并用等值线图展示出来。

2、对于G03来说，它的cubegen是能作density和Orbitals空间格点的。
但是它的density（ρ）只是全分子的，分子的所有MO的电子密度加和，还自然包含分子中的1S、2S轨道，用图形展示出来是一个圆滚滚的样子，很难说明什么，也不利作密度差。
我们常常需要考察的是分子成键的单个特定的MO（或者孤对电子MO等）。但是由于MO本身有正负值，如果对MO作差值，又出现差值的正负值，整个数值就混乱了。
而G03的cubegen不能作某个MO的ρ，将某个MO输入到cubman也不能作平方运算作成ρ，因为cubman缺少平方运算。
而且cubegen的空间数值格点输出文件，是没有坐标的。它的坐标隐含在输出文件的开始部分：空间网格每个边的格点数、空间格点的起始点、格点间隔。除了与其配套的软件外，其它软件很难用这个数据加工或作图。

3、为此，网友Sobereva（http://hi.baidu.com/sobereva/blog）开发了GsGrid程序，将cubegen输出的空间格点每一个数值之前都给出了该数值的坐标。如果取一个合适的截面，就可以直接去作图了，如MO图。当然我们这里涉及到的是ρ和Δρ。

4、由G03得到的MO它是三维空间每一格点的值，是四维的了。难以在二维平面绘图。
我们需要在cubegen输出的三维空间格点，根据MO图象的特点，选取一个有代表性的截面，在截面上用等值线将MO的值表现出来。GsGrid程序就作到了这点，而且输出的每一个格点值都是有坐标的。如果空间格点是80×80×80的，即使这个截面也有80×80：6400行。
这个数据，可以在Excel中作为文件打开，形成一个4列6400行的表，第4列是MO在一个格点的波函数值。我们可以通过Excel对第4列每一个数值进行平方再乘以2（轨道上有两个电子）运算，记入第5列，从列运算式到6400行平方运算完毕，大约要1分钟。这第5列得到的就是一个分子轨道的电子密度ρ。
如H2的分子轨道的密度ρ。如果再用cubegen得到的H原子AO的波函数，经过GsGrid程序取得截面，在Excel中进行平方运算，就得到H原子的电子密度ρ。将第一个H原子的电子密度ρ拷入Excel中作为第6列，将另一H原子的电子密度ρ（坐标与H2中的第二个H原子对应！）拷入Excel中作为第7列，在第8列列式：用H2的电子密度ρ减去两个H原子的电子密度ρ,此第8列即电子密度差Δρ，即H2在成键前后电子密度的净变化，它可以用等值线图展示出来。
等值线是在Excel中点击菜单“加载项”中的sigmaplot自动导入，进行等值线操作完成的。Sigmaplot作等值线有着强大的功能！
当然，现在GsGrid版本已经到了1.5了，这些运算都已经可以在GsGrid完成了，只须到Sigmaplot作等值线。
我没有走MOLDEN作图的路子。

5、当然如何从G03出来得到可以作密度差的格点截面还是有很多技术、技巧问题。
首先，在G03运算中，分子和原子坐标的取向上，要与计算坐标一致。如我们观察的原子、作密度差的原子，它的轨道PX、PY、PZ要与分子的坐标轴的x、y、z一致才好。
其次、要将作密度差的分子和相应的孤立原子在分别计算时，坐标位置上要完全对应、定位，这需要在输入的坐标数据中，在关键字中使用nosymm，并将原子用“-1”来定位。
第三、cubegen虽然被G03推荐使用，但作密度差时则有问题。我们在分别计算分子、对应的孤立原子时，它们的空间网格每个边的格点数、空间格点的起始点、格点间隔，都要是完全一致的，这样才能用一套坐标来进行密度差计算。但cubegen中，我们虽然指定了格点为80×80×80，它会自作主张改变某一边的格点数，以符合分子的形状。这样连空间格点都不一致了，怎样作密度差。这时要用关键字cube=(Orbitals,cards)，自己输入格点数、起始点、格点间隔。先指定一个轨道输出，再将它运算为我们所需要的ρ，再作Δρ。

当然以上还是原则性的，真操作起来还有大量的操作指令要点击选择运行。
我是这样想、这样作的，如果有问题，望大家讨论。

[ Last edited by zhou2009 on 2009-5-27 at 17:42 ]