请教如何借助Multiwfn绘制Hirshfeld Fukui(0)的等值面图？

biancheng159 · 发表于 Post on 2014-12-2 14:02:47

我们知道基于任一种电荷分割方式均可以计算Fukui Function，其中基于Hirshfeld电荷的Fukui Function(全为正值)据说较为靠谱。
从MS-DMol3中可以方便的获得基于Mulliken或Hirshfeld电荷的Fukui(0)的等值面图，但基于Gaussian的wfn却不是很方便呢。确切的说，本菜鸟鼓捣了两天，还是没搞定。:P

初步方案如下：
1. 参照“使用Multiwfn作电子密度差图” 的4.4节 “ 计算Fukui函数预测反应位点” ，计算出Fukui(+)和Fukui(-)的cube文件;
2. 采用Multiwfn或GsGrid取Fukui(+).cub和Fukui(-).cub的平均值, 得到Fukui(0).cub;
3. 采用GView绘制cube即可。

那么问题来了：
1. 恕我做事毛躁，看了半天没看出Multiwfn所得Fukui(+)和Fukui(-)是基于哪种电荷的？ [Fukui(+)和Fukui(-)中均有很多负值，所以貌似不是Hirshfeld电荷；或者，电荷和波函数的关系不是这么理解的？]
2. 那么如何基于Hirshfeld电荷计算Fukui函数？
3. 如果2不易，那么如何实现在Gview中只显示cube中的正值？(也不知这么做是否有道理。。。)
[鉴于相关的图都是Gview画的，所以这个图也想用Gview画呢]

烦请sobereva前辈指导工作哦~:)

sobereva · 发表于 Post on 2014-12-2 14:54:24

Fukui函数有的地方本来就为负值，甚至有对应的物理意义，不能说condensed fukui function全为正值就意味着一定合理。

Gaussian+Multiwfn是绘制Fukui函数等值面图最便利的工具，没有之一。获得两个态波函数文件，Multiwfn敲几下键盘，直接就能看到等值面，都不需要第三方可视化工具。看手册4.5.4节的例子。

基于原子电荷得到的是condensed Fukui function，每个原子上一个数值。而一般说的Fukui function是连续的实空间函数，要用等值面图表现，二者在表现形式上截然不同。所以“基于Mulliken或Hirshfeld电荷的Fukui(0)的等值面图”这句话不对。建议你看看《亲电取代反应中活性位点预测方法的比较》（http://www.whxb.pku.edu.cn/CN/abstract/abstract28694.shtml）、《Predicting reactive sites》（http://sobereva.com/234），把二者的关系搞清楚。

用任何原子电荷都能计算condensed Fukui function，通常推荐用Hirshfeld电荷。而Fukui function依赖的是电子密度，和原子电荷无关。怎么用Hirshfeld电荷计算condensed Fukui function，看手册4.7.3节的例子。用其它原子电荷计算condensed Fukui function的步骤是完全一样的。

不要用gsgrid，其功能早已融合进Multiwfn的主功能13了。而且Multiwfn里获得Fukui function也根本不需要先计算出两个态的cube文件。按照手册的例子设定波函数如何运算即可，计算格点数据并求差值在程序内部直接就自动完成了。

gview没法直接只显示格点数据的正值部分，除非你先用multiwfn主功能13的选项15把读入的格点数据的负值部分都设为0然后再导出成新的cube文件，用gview显示时才不出现负值。明显更好的办法是用VMD，不显示负值就不设对应负值的等值面就行了。如果直接用Multiwfn内置图形界面观看等值，把"show both sign"复选框取消，也能不显示与你所设isovalue符号相反部分的等值面。

获得f+和f-只不过是用相应态的电子的密度和中性的密度求差值运算，获得f0过程与之几乎是完全一样的，只不过要用+1和-1态的波函数文件来求密度差就行了。见手册4.5.4节的公式。

biancheng159 · 发表于 Post on 2014-12-2 15:24:49

嗯，谢谢Sobereva老师细心的答复。

仔细看了Fukui Function的公式及Multiwfn的用法，才知道确实不用先获得+、-两个cube再取均值。绕路了。

中午试了下，可以用VMD画出只有正值的等值面，但最近一些相关工作的图都是用Gview画的，所以可能不便换软件咯~。

其实之前已用Sob老师提到的4.7.3的方法计算了基于Hirshfeld电荷condensed Fukui function，不过当时没仔细分辨condensed Fukui function这个名儿，还以为等值面跟这个单个原子的Fukui值有关呢。

现在看来所谓基于Hirshfeld Fukui绘制等值面的做法行不通了，关于这个事情的对策是：
既然要用连续的Fukui function表示等值面，而且正负都有意义，那还烦请sob老师给我推荐关于“Fukui函数有的地方为负值有对应的物理意义”相关的资料，我得考虑怎么解释我的结果哦~

P.S.: 不懂原理确实容易走弯路，正如我不清楚condensed Fukui function和Fukui function区别。

sobereva · 发表于 Post on 2014-12-2 15:58:38

福井函数负值的意义的讨论见

Fukui Function(from Chemical Reactivity Theory-A Density Functional View).pdf (191.52 KB, 下载次数 Times of downloads: 84)

Removing Electrons Can Increase the Electron Density A Computational Study of Ne.pdf (67.16 KB, 下载次数 Times of downloads: 42)

biancheng159 · 发表于 Post on 2014-12-2 16:41:21

好的，多谢sob老师的答复，帮了我大忙。
我再去好好啃资料吧。

daiyang201299 · 发表于 Post on 2015-11-21 11:59:28

不好意思我想问一下如何得到Hirshfeld charge呢？

sobereva · 发表于 Post on 2015-11-21 13:20:05

daiyang201299 发表于 2015-11-21 11:59
不好意思我想问一下如何得到Hirshfeld charge呢？

手册4.7.1节有例子

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