计算化学公社

标题: NBO分析资料汇总 [打印本页]

作者
Author: sobereva 时间: 2014-10-25 23:41
标题: NBO分析资料汇总
这个帖子把NBO分析相关的综述、书籍等资源进行汇总，以便学习NBO方法。网上也有一些乱七八糟的某些原创的NBO资料，由于多数错误百出，误人子弟，这里就不贴了。

这里还是要强调，NBO分析方法有很多严重局限性（比如基于定域化轨道图景而难以描述离域、NBO轨道搜索方式往往不合理、不适合讨论分子间相互作用等等），导致其用处是颇为有限的，然而大量文献都不重视这一点，将NBO肆意乱用、乱解释分析结果，很多初学者也往往跟风乱用NBO。这里希望读者看了帖子里的NBO分析的资料后能够取其精华舍弃糟粕，合理运用NBO分析研究适合NBO研究的问题。（实际上，真要想用NBO合理讨论点东西，必须很懂NBO底层原理和思想才行，否则都是瞎讨论。然而以初学者的理论水平根本达不到这一点，所以导致文章里滥用NBO瞎分析，结果根本毫无意义，还给他人造成严重误导）

对于讨论成键问题，用强大的Multiwfn（http://sobereva.com/multiwfn）能获得明显更丰富的信息。详见《Multiwfn支持的分析化学键的方法一览》（http://sobereva.com/471），更多信息参看《Multiwfn FAQ》（http://sobereva.com/452）。

在北京科音每年都举办的“量子化学波函数分析与Multiwfn培训班”中，会深入浅出、十分详细和全面地讲解NBO框架中各个分析方法的原理和应用（多达约240页ppt！），能够真正一次性完整学透相关知识，详细讲授内容和培训班的相关信息见http://www.keinsci.com/workshop/WFN_content.html，非常欢迎参加！（也可以购买往届资料自学）

0 简略地使用NBO只要看看网上乱七八糟的讨论也就够了，但是深入地使用NBO程序必然离不开其手册。这是NBO3、NBO5、NBO6的手册。其中不光讲怎么写关键词，还介绍了理论并给出一些实例。
(, 下载次数 Times of downloads: 4111)
(, 下载次数 Times of downloads: 1168)
(, 下载次数 Times of downloads: 4242)

1 这个是著名的Encyclopedia of Computational Chemistry书中的NBO的专门一节，介绍了NBO的主要组成部分的理论和算法，是深入了解NBO的很重要的参考
(, 下载次数 Times of downloads: 1975)

2 这个是NBO在WCMS期刊上的综述（WIREs Comput Mol Sci 2012, 2: 1–42），是比较浅显的介绍NBO的文章，给出了不少例子，并且解释怎么阅读NBO程序的输出
(, 下载次数 Times of downloads: 12626)

3 一个幻灯片，很简略地将NBO和NBOview的主要功能进行示意。注：NBOview的功能可以完全用Multiwfn来取代，并且使用更方便、效果更好。
(, 下载次数 Times of downloads: 2202)

4 Valency and Bonding-A Natural Bond Orbital Donor-Acceptor Perspective。2005年出版，这本书是NBO官方的简略介绍NBO的理论但详细介绍其应用的书籍。
(, 下载次数 Times of downloads: 2270)

5 Discovering Chemistry with Natural Bond Orbitals。这也是NBO的官方书籍，结合各种例子介绍NBO的理论和应用以及介绍怎么阅读NBO输出文件中的信息。2012年出版，比上面那本书薄，涉及内容更广泛一些。
(, 下载次数 Times of downloads: 1871)

6 一个简略介绍NBO主要概念的幻灯片
(, 下载次数 Times of downloads: 6684)

7 NBO官网是http://nbo6.chem.wisc.edu，上面有以下NBO学习资源。
What are NBOs?（http://nbo6.chem.wisc.edu/webnbo_css.htm）：这是官网上介绍NBO的一些基本概念的网页，不过介绍得有点抽象，零基础的初学者可能会看糊涂。
NBO教程（http://nbo6.chem.wisc.edu/tutor_css.htm）：这套教程包含初级、中级、高级，涉及不同分析方法，初级教程很适合初学者，而中级和高级教程对于深入了解和使用NBO很有帮助。

8 一个适合初学者的NBO入门教程
(, 下载次数 Times of downloads: 7379)

9 一个NBO综述What is NBO analysis and how is it useful? International Reviews in Physical Chemistry, 35, 399 (2016)
http://bbs.keinsci.com/forum.php?mod=viewthread&tid=4012

10 NBO6.0原文
(, 下载次数 Times of downloads: 531)

最后给出一些笔者写过的与NBO有关的文章

使用Multiwfn绘制NBO及相关轨道（极为重要）
http://sobereva.com/134
用NBO计算原子轨道杂化后的能量变化
http://sobereva.com/369
简谈NBO间的相对相位问题
http://sobereva.com/191
编译NBO5.0独立运行版和嵌入Gaussian03 C02版的方法
http://sobereva.com/144
谈谈NBO中用bndidx关键词输出的三种键级
http://sobereva.com/74
NBO程序的.31至.40文件格式及转换为.wfn文件的方法
http://sobereva.com/66
将核独立化学位移(NICS)分解为sigma和pi轨道的贡献
http://sobereva.com/145

作者
Author: panger 时间: 2014-10-26 01:11
感谢分享，好东西。

作者
Author: sobereva 时间: 2014-10-26 01:51

我肿么没发现罗七八糟的讨论很多囧

光是思想家公社群里的NBO讨论就已经很多了

作者
Author: zbb1223 时间: 2014-10-26 12:10
非常谢谢sob的分享

作者
Author: chenlong409 时间: 2014-10-26 20:31

非常感谢！:)

作者
Author: shwzhang 时间: 2014-10-27 02:28
收藏

作者
Author: 蓝之羽印 时间: 2014-10-27 08:35
感谢SOB的不辞辛苦

作者
Author: wwy0702@126.com 时间: 2014-10-27 13:40
正需要非常感谢:)

作者
Author: 小苹果 时间: 2014-10-28 15:49
如何计算自然轨道中的占据数？文献中使用了自然轨道系数，用MultiWFN是否可以计算得到？
Natural Orbital Coefficient
HOMO: 1.43409 LUMO: 0.56591

作者
Author: sobereva 时间: 2014-10-28 16:06

小苹果发表于 2014-10-28 15:49
如何计算自然轨道中的占据数？文献中使用了自然轨道系数，用MultiWFN是否可以计算得到？
Natural Orbital ...

如果你用高斯，在后HF计算下用pop=NO就会产生自然轨道并给出其占据数。这和NBO没直接关系
我不知道你说的系数是什么系数，如果是自然轨道向基函数的展开系数，pop=NO也会给出。

作者
Author: 小苹果 时间: 2014-10-28 16:28
本帖最后由小苹果于 2014-10-28 16:30 编辑

想比较双自由基特征指数yi.yi的定义是occupation numbers of the LUNO+i, where i = 0, 1, ... (LUNO = Lowest Unoccupied Natural Orbital) at the spin-projected spin-unrestricted Hartree-Fock (PUHF) level of theory, as proposed by Yamaguchi.yi = n(LUNO+i)
where yi takes a value ranging from 0 to 1. The value of y0 (occupation number of the LUNO) increases from 0 to 1, which corresponds to the increase in the mixing of the anti-bonding (LUNO) and bonding [HONO (Highest Occupied Natural Orbital)] orbitals in the singlet ground-state wavefunction.
以上摘自这篇文章的支持信息,10.1021/jz2015346.

作者
Author: sobereva 时间: 2014-10-28 16:37

小苹果发表于 2014-10-28 16:28
想比较双自由基特征指数yi.yi的定义是occupation numbers of the LUNO+i, where i = 0, 1, ... (LUNO = Low ...

就是用pop=NO输出的自然轨道占据数就行了

作者
Author: 小苹果 时间: 2014-10-28 17:50
本帖最后由小苹果于 2014-10-28 17:53 编辑

ok，已解决问题，非常感谢！看来这里的 Eigenvalues 是占据数：
   Natural Orbital Coefficients:
                        1       2       3       4       5
   Eigenvalues --    2.00000 2.00000 2.00000 2.00000 2.00000

作者
Author: wwy0702@126.com 时间: 2014-10-29 21:24
灰常感谢sob老师的分享

作者
Author: 晨曦 时间: 2014-11-19 16:37
谢谢分享

作者
Author: patience2014 时间: 2014-11-27 14:41
资料这么全，太感谢了！

作者
Author: wcz2008 时间: 2014-12-2 22:11
非常感谢！

作者
Author: zhuhongkunky 时间: 2014-12-5 10:10
正好最近要用到，感谢分享喽。

作者
Author: 平辉正 时间: 2014-12-5 10:18
谢谢分享！

作者
Author: gengle 时间: 2014-12-5 12:10
收藏，备用！多谢！

作者
Author: jyki 时间: 2015-1-8 13:20
:lol:lol:$谢谢分享。很全的NBO学习资料。:P

作者
Author: joannewanghf 时间: 2015-3-25 12:11
超赞的汇总，感谢分享

作者
Author: yiwc 时间: 2015-5-2 13:58
不错的帖子呀，谢谢分享

作者
Author: lastzealot 时间: 2015-6-12 17:24
请问sob老师这是专门的NBO软件吗？还是高斯里面的NBO分析呢？

作者
Author: sobereva 时间: 2015-6-12 17:28

lastzealot 发表于 2015-6-12 17:24
请问sob老师这是专门的NBO软件吗？还是高斯里面的NBO分析呢？

高斯里的NBO3.1是最后一个NBO的免费版。之后的NBO都是收费需要独立购买的。
NBO3.1的功能大概是最新NBO的功能的一半，不过最基础的功能倒是都有。但是也有比较重要的比如NRT分析，NBO3.1就没有。

作者
Author: lastzealot 时间: 2015-6-12 18:31

sobereva 发表于 2015-6-12 17:28
高斯里的NBO3.1是最后一个NBO的免费版。之后的NBO都是收费需要独立购买的。
NBO3.1的功能大概是最新NBO ...

谢谢老师，讲的很详细和专业。

作者
Author: planet5460 时间: 2015-6-24 12:05
正在学习，谢谢

作者
Author: hlmkh 时间: 2015-7-12 16:14
Nice sharing

作者
Author: zidu113 时间: 2015-7-12 17:57
感谢分享，好东西。

作者
Author: lastzealot 时间: 2016-2-25 01:22
谢谢分享
请问有更通俗易懂的中文版吗

作者
Author: 止水 时间: 2016-3-19 10:36
谢谢sob老师

作者
Author: icchem88 时间: 2016-5-21 14:30

，Thank you

作者
Author: 423444 时间: 2016-10-21 09:45
能请教一下，LUMO 和 LUNO 的区别吗？以及再用BSDFT时，LUMO为什么不等于零？谢谢。

作者
Author: sobereva 时间: 2016-10-22 02:40

423444 发表于 2016-10-21 09:45
能请教一下，LUMO 和 LUNO 的区别吗？以及再用BSDFT时，LUMO为什么不等于零？谢谢。

LUMO是对于闭壳层单行列式方法而言的，诸如RKS、RHF
LUNO的NO是自然轨道，这是对于多行列式方法，或者UKS、UHF产生无自旋的自然轨道的情况而言的
不知道你说的LUMO不等于零指什么。什么不等于0。

作者
Author: 423444 时间: 2016-10-22 11:03
非常感谢，那用pop=no 输出的自然轨道是不是就是LUNO ？LUNO 可以不为零，而LUMO就是针对闭壳层的，就一定等于零是吗？The singlet biradical index y was determined on the basis of the LUMO occupation number. A perfect biradical is characterized by occupation numbers of 1.0 in HOMO and LUMO (i.e. y = 100%), whereas a perfect closed-shell molecule possesses occupation numbers of 2.0 and 0.0 in HOMO and LUMO (i.e. y = 0%), respectively. 这是文献的原话，您看是不是错了？

作者
Author: sobereva 时间: 2016-10-22 13:24

423444 发表于 2016-10-22 11:03
非常感谢，那用pop=no 输出的自然轨道是不是就是LUNO ？LUNO 可以不为零，而LUMO就是针对闭壳层的，就一定 ...

pop=NO输出的是NO，其中占据数很低的那一大批抽象地算unoccupied，其中占据数最大的就是LUNO。
MO的占据数只能是整数，LUMO占据数必为0。

他那个说法表面上看是很别扭的，但如果有具体语境倒也可能能接受。

作者
Author: 423444 时间: 2016-10-22 14:49
嗯嗯，明白了，谢谢，那什么情况下可以接受呢？整段话如下：Theoretical calculations were performed with the Gaussian09 program suite using a supercomputer (KISTI, IBM).1 All calculations were carried out using the density functional theory (DFT) method with Becke’s three-parameter hybrid exchange functionals and the Lee-Yang-Parr correlation functional (B3LYP) employing the 6-31G(d,p) basis set for all atoms.2 To reduce the computation cost, the N-alkyl chains of the models of nPer-CN are replaced by methyl groups. Singlet biradical character was estimated using a CASSCF(2,2) method in the RB3LYP optimized geometry, and using a symmetry-broken UB3LYP/6-31G** method along with geometry optimization. To compare the closed-shell (CS), singlet biradical (SB), and triplet biradical (TB) energies, the each geometry was optimized by using restricted, broken symmetry, and unrestricted triplet formalisms (B3LYP/6-31G(d,p)), respectively. Frequency analysis verified that all geometries of nPer-CN obtained in these optimizations do not contain any negative frequencies. The intramolecular exchange interaction (JkB-1) was calculated according to the following equation; JkB –1 = (ESB – ETB)/(<S2>TB – <S2>SB), where EX and <S2> X denote the total energy and total spin angular momentum of the spin state X, respectively.3
The singlet biradical index y was determined on the basis of the LUMO occupation number. A perfect biradical is characterized by occupation numbers of 1.0 in HOMO and LUMO (i.e. y = 100%), whereas a perfect closed-shell molecule possesses occupation numbers of 2.0 and 0.0 in HOMO and LUMO (i.e. y = 0%), respectively.4 The global ring centers for the NICS(1) values were designated at the non-weighted mean centers of the rings. The NICS(1)zz means total MO contribution to the zz component of the NICS tensor.5 The NICS value was obtained with gauge independent atomic orbital (GIAO) method based on the optimized geometries. To simulate the ground-state absorption spectra, the time-dependent (TD) DFT calculation was employed with UB3LYP/6-31G(d,p) level. 这个问什么是可以的呢？

作者
Author: jctyp 时间: 2016-11-7 16:18
谢谢sob

作者
Author: jctyp 时间: 2016-11-7 17:04
真全，得用心读，谢谢sob

作者
Author: suosuosky 时间: 2017-2-23 10:06
感谢老师分享

作者
Author: ccx597 时间: 2018-1-11 14:19
谢谢分享！

作者
Author: 顾得猫宁 时间: 2020-9-18 15:39
感谢社长

作者
Author: cwdong8309 时间: 2020-12-31 11:28
非常感谢！！

作者
Author: liaibo 时间: 2021-7-31 12:47
感谢分享，重新来学习

作者
Author: huangpei 时间: 2021-8-30 09:15
感谢分享

作者
Author: wy标点人生 时间: 2021-10-3 19:57
好物！

作者
Author: terry_9 时间: 2022-2-17 23:51
感谢

作者
Author: 丛炜熹 时间: 2022-6-20 20:09
非常感谢Sob老师很受用

作者
Author: 北大-陶豫 时间: 2022-9-19 21:49

sobereva 发表于 2014-10-28 16:06
如果你用高斯，在后HF计算下用pop=NO就会产生自然轨道并给出其占据数。这和NBO没直接关系
我不知道你说 ...

请问高斯算出的自然轨道有什么办法可以可视化吗？我用GView打开log文件，Results-MO无法visualize；打开chk文件，看到了分子轨道，但轨道旁边似乎写着轨道能量，不知道它是SCF轨道还是自然轨道？

作者
Author: sobereva 时间: 2022-9-19 22:03

北大-陶豫发表于 2022-9-19 21:49
请问高斯算出的自然轨道有什么办法可以可视化吗？我用GView打开log文件，Results-MO无法visualize；打开c ...

参考
在Multiwfn中基于fch产生自然轨道的方法与激发态波函数、自旋自然轨道分析实例
http://sobereva.com/403（http://bbs.keinsci.com/thread-9001-1-1.html）
详谈Multiwfn支持的输入文件类型、产生方法以及相互转换
http://sobereva.com/379（http://bbs.keinsci.com/thread-6020-1-1.html）

先得用Multiwfn或Gaussian把自然轨道产生出来并记录到波函数文件里，然后才能用Multiwfn主功能0观看这些轨道

作者
Author: Sylvanas 时间: 2023-2-9 19:55
感谢

作者
Author: 职松松 时间: 2023-12-15 11:51

谢谢分享

作者
Author: 张宗魏 时间: 2024-7-3 19:34
谢谢，已收藏

作者
Author: Freeman 时间: 2024-8-17 17:12
社长您好。请问这句话“然而以初学者的理论水平根本达不到这一点，所以导致文章里滥用NBO瞎分析，结果根本毫无意义，还给他人造成严重误导”体现在哪些文献中呢？我想在文章中表达类似的意思，但是找不到例子。

作者
Author: sobereva 时间: 2024-8-18 06:16

Freeman 发表于 2024-8-17 17:12
社长您好。请问这句话“然而以初学者的理论水平根本达不到这一点，所以导致文章里滥用NBO瞎分析，结果根本 ...

这种文献普遍水平较低，我看过后都没留着。这种情况在第三世界国家作者在Elsevier的期刊上发的文章里出现概率较高

作者
Author: Dolantin 时间: 2024-11-16 02:20

sobereva 发表于 2015-6-12 17:28
高斯里的NBO3.1是最后一个NBO的免费版。之后的NBO都是收费需要独立购买的。
NBO3.1的功能大概是最新NBO ...

请问下sob老师，高斯哪些版本有免费的NBO3.1呢

作者
Author: sobereva 时间: 2024-11-16 02:50

Dolantin 发表于 2024-11-16 02:20
请问下sob老师，高斯哪些版本有免费的NBO3.1呢

03、09、16等都有

作者
Author: mooninwhere 时间: 2025-8-3 09:31
谢谢分享

欢迎光临计算化学公社 (http://bbs.keinsci.com/)