主流能量分解分析 EDA 方法之間有什麼區別和聯絡?

時間 2021-05-31 04:38:09

1樓:桀桀桀桀桀桀桀桀桀桀

下面考慮特定結構下的相互作用能,不考慮形變能。系統初始狀態就是所有片段孤立,此時片段間任意兩AO的重疊積分為0。

在EDA中,構造中間態(某種意義上說也算透熱態?)是常見手段。有些中間態是大家都愛用的,比如從片段波函式出發構造反對稱波函式,在ALMO-EDA中叫Psi_FRZ,在ETS-NOCV裡喜歡叫Psi0。

從孤立片段到Psi_FRZ為止的能量變化可以做進一步分解。其中,靜電項各種理論都是一樣的,就是固定片段電子結構用經典方式計算庫倫勢。需要注意的是,僅僅算到這裡這還沒到PsiA PsiB態,還差乙個交換相關勢的變化留待後續處理 (固定軌道了動能自然沒有變只剩交換相關勢還能變了233)。

除靜電之外的FRZ能量是個比較麻煩的問題,不同理論有區別。這部分在ETS-NOCV中是放在一起的,叫做Pauli能,實際包含了(1)片段電子密度直接重疊導致的交換相關能變化(這才算到了PsiAPsiB)、(2)軌道正交化導致的進一步能量變化(動能和靜電; 終於抵達Psi0)。在第二代ALMO-EDA中,靜電以外的部分則是分解出了Pauli斥力和色散,具體怎麼做的沒看(因為我沒新版Q-Chem用)。

ALMO-EDA(以及一些其他基於SCF-MI的EDA)的特別之處在於利用ALMO定義了極化態Psi_POL,從而可以區分POL和CT。Psi_POL同樣符合片段間任意兩AO的重疊積分為0的要求,但發生了片段內的電子結構弛豫。在ETS-NOCV中,POL和CT合併稱作軌道相互作用能,用NOCV進行進一步分解。

P Su等人發展的LMO/GKS-EDA有個特點,就是把相關能Ec單獨弄成一項(叫disp或者corr,儘管原理上disp也是corr的一部分),然後把剩下的部分拿來分解出靜電、交換、互斥、極化共四個部分。靜電能的定義和ETS-NOCV一樣,但是由於相關被單獨拉出去了,所以交換互斥之和不等於ETS中的Pauli項,但除此之外的定義思路是非常類似的:LMO/GKS-EDA的交換能也是固定片段軌道定義的,而且互斥能也是由於軌道正交化帶來的能量上公升(只是不包括相關能貢獻)。

類似地,極化這部分相當於除去相關能貢獻之外的軌道相互作用(ETS)或POL+CT(ALMO-EDA)。

(KS-DFT版的)LMO-EDA和GKS-EDA的差別在於用了不同的DFT框架,前者是KS後者是GKS。用雜化泛函計算時,實質上的區別可能主要是GKS-EDA中的交換能用的是HF的表示式,而LMO-EDA裡就是某個DFT交換勢Ex。

自問自答+偏個題。發現Roald Hoffmann與Martin Rahm的一篇深度好文(JACS, 2016, 138, 3731–3744),他們提供了完全不同的能量分解視角,不過比較新,還算不上什麼主流方案。

P.S. 如果有和我一樣想用能量分解研究化學鍵的,我問下來是優先考慮LMO-EDA、ALMO-EDA和ETS-NOCV比較靠譜。

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