使用Multiwfn+VMD以原子着色方式表现原子电荷、自旋布居、电荷转移、简缩福井函数

敷multiWFN vmd用原子骰子表示原子电荷、旋转的行为布居、电荷转变、预先消化福井应变量

文/Sobereva 现在称Beijing凯因 2018-Jun-3

0 序祷

图像中原子电荷散布的表示、原子旋转的行为布居的时分通常都是将数值标在原子下面,不过当原子很多的时分,这将落得图像上涌现集打中的数字,难以识别,用眼的地遵守是不容易的。有一种方法可以处置这成绩,代表原子电荷的是原子的色。、旋转的行为布居等属性的正负和胶料,这是十足的用眼的的。。在vmd顺序中供养这种上色,在我的前一篇文字中也应用了这种方法,会诊将原子电荷通知从gromacs读取到vmd的方法。在书法家的《经过孤独梯度模型图案(IGM)考查分子间弱相互功能》()一论文也使用了原子上色方法,表示了每原子对标明的弱相互功能的奉献。

Multiwfn顺序主效能7在计算完原子电荷后可以导出记载原子被归入同一类别和原子电荷的.chg体式的排成一行行走,它和普遍地的独占的地区。XYZ体式是列,用于记载原子电荷。为了2018年6月3日修订的multiwfn规和beyon,条件你用这。CHG排成一行行走作为输入排成一行行走,去。PQR体式可从主效能100的子效能2派生。PQR体式和PDB体式的首要地区取决于添加了两种体式,记载的原子电荷表,另一列记载原子半径。PQR可以电流的整枝到vmd progra中,它可以基本原则原子搭上的电荷值电流的上色。。本文给予专有的例来阐明这控制,并且把这种做法用于陈列品原子旋转的行为布居、原子电荷的换衣、预先消化福井应变量上。

multiWFN可以在其首页pag上收费下载,本文应用2018年6月3日修订的(dev)版本。。条件你没察觉到的multiffn,看《Multiwfn跨进门内tips》()和《Multiwfn波应变量辨析顺序的意思、效能和目的。条件你不觉悟原子碳,见原子电荷计算对照。本论文应用的vmd是版本1,可以在收费下载。

本论文引见的各式各样的排成一行行走可以在此处下载:file.rar

1 用上色法显示Au20团簇的原子电荷

此例we的每个人格模型用原子上色方法陈列品一下正四面体的20个Au用联合收割机收割的Au20团簇的原子电荷散布,嗨we的每个人格模型应用了具有良好通用性一致性标识的原子电荷。,检查原始版本。启动Multiwfn,顺序输入
Au20.fch
7  //布居辨析
11  //ADCH电荷
1  使用内建球匀称密度计算ADCH电荷

计算后,顺序查问即使在电流主题中导出排成一行行走,选择Y。继后,重启Multiwfn(也可以退回到主菜单去选隐蔽处调动球员-11来重行进入选择输入排成一行行走的接口),使担负。继回溯地入主效能100,选择子效能2,此刻的调动球员1对应于输入.pqr排成一行行走,选择这调动球员,去输入。此刻就在电流主题下产生了。此排成一行行走可以用版本编纂者翻开,其倒数第一列是原子的Bondi范德瓦尔斯半径,倒数居第二位的列执意.chg排成一行行走里记载的ADCH原子电荷了。

启动VMD,把拖入VMD Main窗口使担负,进入Graphics – Representation,把Coloring Method设为Charge(依照原子电荷那一列上色),把Drawing Method设为VDW,此刻便笺每原子以不寻常的色陈列品了,列举如下所示。

接下来we的每个人格模型容纳调动球员来改良图像导致:
(a)结束被归入同一类别轴:选择Display-Axes-Off
(b)把装置设为白的:在VMD的命令行窗口输入color Display Background white
(c)修订色泽刻度换衣方法:默许是RWB方法色泽换衣,即红-白-蓝,we的每个人格模型选择Graphics-Colors-Color scale,Method设为BWR,这么原子电荷从最小换衣到最大就对应于蓝-白-红方法的色泽换衣了
(d)修订小球扣押和材质:在Representation接口里把Sphere Scale设为,去把Material设为Glossy,这比默许的材质更有被擦亮感
(e)修订色泽刻度:在Representation接口的Trajectory用垂饰安装页里把Color Scale Data Range上极限和上极限地区设为和去按回转(默许的色泽刻度是卡着最低限度和达到高峰设定的,即,此刻色换衣大于正常,不这么柔和。we的每个人格模型把数值扣押设大某个,并且让上极限和上极限绝对事物同卵的,这么色泽更充裕的,并且还便于电流的经过偏蓝不断地偏红来判别电荷是积极价值不断地消极的)
(f)添加键连显示:在Representation接口里点击Create Rep,Coloring Method设Color ID,次要的的框选32 orange,Material设AOEdgy,Drawing Method设DynamicBonds,把Distance Cutoff设,Bond Radius设
此刻导致该当曾经终止了,应确保曾经开了GLSL(Display-Rendermode-GLSL),这么导致才干详尽的展出。条件要导致好转的,可以用内置的Tachyon夸大器夸大,见此文的阐明《用Multiwfn+VMD做RDG辨析时的相当多的要点和常见问答》()。Tachyon夸大后的图像列举如下

从图中可见成为每个面两头和棱角的金带微量正电荷,其它原子带微量负电荷。鉴于这零碎中每个原子带电荷量很小,去不寻常的原子电荷计算方法算出的后果正负的可能性不寻常的,没打电话给太陷入就此点。

值得一提的是,夙日经用的gview也能基本原则原子电荷停止上色。使担负Gaussian输入排成一行行走或许fch排成一行行走,选Results – Charge distribution,依照列举如下设置那就够了显示(电流显示的是NPA电荷)

除了,与vmd对照,意见的情感是丑陋的的的。。这不仅仅是色换衣不克不及使变为的方法。,并且这模型图案很丑陋的。、缺少机敏的的可调设置。

2 用上色方法展出丁烷双激进的的旋转的行为布居

条件不了解旋转的行为布居,看一眼空话旋转的行为密度、旋转的行为布居然后在Multiwfn打中绘制和计算》()。这一节we的每个人格模型经过原子上色方法用眼的展出丁烷双激进的的旋转的行为密度在每原子上的净散布量。这零碎在先前的视频博客文字中涌现过很多次,见二激进的的计算和二激进的的特点B、谈破片结成波应变量与旋转的行为极化发令枪声、《在Multiwfn中本fch产生生来轨道的方法与受激态波应变量、旋转的行为生来轨道辨析建议。本文采取匀称法计算了丁烷双激进的的催化裂化排成一行行走。。we的每个人格模型率先计算这零碎的原子旋转的行为布居,嗨we的每个人格模型应用经用的贝克方法来计算。

启动Multiwfn,顺序输入
C4H8.fch
15  //含糊空白辨析
1   原子空白集成。默许值是Becke分原子SPAC的方法
5   使完整旋转的行为密度
去依照多袜口准备规署手册章节,把检查上输入的旋转的行为布居拷暴露:
0.81112088
0.00391514
0.00391514
-0.04754640
0.01069745
0.01069745
0.04754640
-0.01069745
-0.01069745
-0.81112088
-0.00391514
-0.00391514
继后,we的每个人格模型回到主菜单吧,子效能2进入主效能10,选择导出。XYZ排成一行行走。人工操作编纂者此排成一行行走,剔除前两行(原子被归入同一类别和正文行,去,应用了面积的编纂者等专业版本编纂者的列样品。,把下面的旋转的行为布居粘到.xyz排成一行行走鞋楦一列,去将排成一行行走后缀代表.ch。处置的排成一行行走在本文的排成一行行走包中。

把使担负Multiwfn,依照上一节的做法替换成。此刻此排成一行行走里原子电荷那边一列就对应于原子旋转的行为布居了。(值得一提的是,XYZ和CHG都是自在体式,照料人工操作编纂者,PQR排成一行行走采取主力队员体式,手工编纂者不宜,因而此例才先人工操作编纂者欢迎chg排成一行行走再替换成pqr排成一行行走)

拖到vmd,Drawing 方法应用CPK,Material用Diffuse,或按炭画笔上色,将色阶的扣押从默许值T增加,这么可以让旋转的行为布居绝对事物对照小的原子也能明显地儿有某个色(另外两头两个原子鉴于旋转的行为布居太小,它完整是留出空白处的。。您在嗨便笺的图像列举如下

这出现明,未联想的电子首要散布在碳A上。,旋转排列方向相反。两头的碳原子也促使微量的单电子。,因而它产生断层纯白的的。。

你看不到上图中每个原子的元素,条件经过色又想表现出元素,又想展出出原子属性值,这么可以用两个Rep。we的每个人格模型把眼前曾经有个每一Rep删掉,即点击Delete Rep紧固件,去点Create Rep达到每一新Rep,用Charge上色,用VDW风骨显示,材质设Transparent,Sphere Scale设,色泽扣押还用-~。去再点击Create Rep,用Name上色,用Licorice风骨显示,材质用Opaque。去进入Graphics-Material,把Transparent的Opacity设取消法令其透明。此刻用自带的Tachyon夸大器夸大出的图列举如下

可见元素和原子的旋转的行为布居胶料同时展出了暴露,互不妨碍。

3 基本原则原子电荷表现表鸟咖啡碱-氧氨嘧啶英国石油公司打中静止的相互功能然后电荷转变

本文排成一行行走包中GC主题打中是鸟咖啡碱(G)-氧氨嘧啶(C)英国石油公司的安排,两个碱基经过经过氢键保持不变二聚物的不乱用联合收割机收割。在《谈谈“计算时即使必要加DFT-D3离差中止?”》()中提到,氢键的首要实质执意静止的相互功能,少数局面静止的相互功能又可以经过原子电荷经过的库仑功能相近描画,本例的零碎执意这种局面。本例将对GC打中两个碱基都用原子上色方法展出其原子电荷,使得静止的相互功能可以较用眼的地考查。

本例绘制加工不克不及像本文第1节那么电流的对二聚物计算原子电荷去招引。因两个单体用联合收割机收割紧随其后的加工中,原子电荷也会产生换衣。对二聚物计算的原子电荷,相当随即曾经产生了电荷转变、极化继后的局面了,而产生断层表现两个单体本来的电荷散布。而要想描画单体间的静止的相互功能,we的每个人格模型该当用单体本来的电荷散布来表示。这类似于书法家优于在《应用Multiwfn用联合收割机收割VMD辨析和绘制分子外表静止的势散布》()中经过静止的势填色的范德瓦尔斯外表穿透图展出水二聚物打中静止的相互功能,当初执意对两个单体地区计算产生的范德瓦尔斯外表,而非是对二聚物停止的计算。

we的每个人格模型率先把G、C的被归入同一类别从xyz排成一行行走中提暴露,改写成.gjf排成一行行走,关键词用# M062X/6-311G** nosymm。留意嗨nosymm很重要,不写这的话,单体计算时Gaussian会自动行为翻译和旋转零碎被归入同一类别到基准朝向,这么欢迎的单体的fch排成一行行走里的被归入同一类别就和调和不寻常的了,继后招引会对照故障。就nosymm此文有更多议论:《谈谈Gaussian打中匀称性与nosymm关键词的应用》()。

对和用Gaussian计算,欢迎和,去再用Multiwfn计算,产生记载了ADCH电荷的和,继后再替换为和。继后,把这俩排成一行行走拖进VMD,在Representation接口里把显示设建都设为同卵的,都用CPK风骨,用charge上色,色泽刻度都设成-~,用BWR色泽过渡方法,材质用EdgyShiny,便笺的图像列举如下

从图打中原子色可见,两个单体是以原子电荷正负补数法的方法用联合收割机收割的,即带正电的氢(铬锡红)与带负电的氮或氧(蓝色)坚实触点,这种正负电荷间的静止的招引就是氢键功能的首要实质。

接下来,we的每个人格模型经过原子上色用眼的考查一下模型二聚物时每原子电荷的换衣局面,这要计算二聚物身份的原子电荷与单体的原子电荷的差值。书法家显示证据用ADCH电荷(原子电偶极矩中止的Hirshfeld电荷)计算这零碎的二聚加工的原子电荷换衣不太抱负,和密度差图矛盾较大,发生因果关系是赫什菲尔德分量应变量本质上一点也没有抱负(太sm、径向间隔收敛太慢,条件we的每个人格模型代表具有更快权应变量收敛性的贝克尔分区,。因而嗨we的每个人格模型用原子电偶极矩修订贝克电荷来仔细考虑,要计算此费,请从Multiwfn主效能中选择子效能10。。

对停止计算,欢迎G,去调配GC的原子电荷,计算G和C的原子电荷重复到Excel(在FI中,让gc的电荷减去g的原子电荷,去,去,可以欢迎二聚物模型加工中原子电荷的换衣。。去将g重复到,用原子电荷的换衣来代表原子电荷,正确的计算一下。。去把它替换成,应用VMD绘制,色泽刻度用,BWR色阶,欢迎下图

白色和蓝色的原子地区对应于模型二聚物后原子电荷添加和减小的原子。可以看出,氢键打中氢原子耽搁电子,原子电荷变成更正电,因而它是白色的。;氢键接受器的重原子是蓝色的。,这蠲原子电荷增加了。,很明显we的每个人格模型有电子。。氢键给分量原子布置了一定总共的电子。,不过总共很小,因而它是淡蓝色的。。

multiWFN可用于绘制该二聚物的段落密度差分图。,电子密度差图方法见MULTIWFN,后果图像列举如下,白色连续曲线和蓝色虚线对应添加和d。

可见光密度差图合适上述的b的定论。,在氢键接近度,电子密度的确取消法令了。。

4 对原子基本原则预先消化福井应变量上色

优于书法家在《本Multiwfn产生的cube排成一行行走在VMD和GaussView中绘制填色相等面图的方法》()中举了每一绘制晕苯的福井应变量f-的例,条件你没考虑,你一定要看一眼。这回we的每个人格模型计算预先消化福井应变量f-,它是用原子色表示的。。为了那个不熟悉福井应变量的人,请会诊构想概述。。

晕苯的N电子和N-1电子身份的fch排成一行行走都在本文的排成一行行走包里的coronene主题下,计算两个fch排成一行行走中hirshfeld的原子电荷。用这电荷是因在书法家的《亲电撤职反响中起作用的位点预测方法的对照》(物理化学交易, 30, 628)等文字金中都表现Hirshfeld电荷在各式各样的原子电荷中绝对来说较合适议论反响位点成绩。去we的每个人格模型把n态和n-1态的原子电荷放在Excel中。,让n-1态的原子电荷减去n s的原子电荷。,即欢迎预先消化福井应变量f-,将其值写与零碎对应的chg排成一行行走的鞋楦一列,再替换为。应用VMD绘制,用CPK显示,色泽刻度用,BWR换色,欢迎下图

pictur中更红的原子,扣留越大的预先消化福井应变量f-,去,可能性会产生更多的亲电反响。。可以将此图和《本Multiwfn产生的cube排成一行行走在VMD和GaussView中绘制填色相等面图的方法》里的f-相等面图然后把f-规划到分子外表上的图使协调,你便笺通知是相似的的,正确的模型不寻常的一三国际。。

注:显然更复杂、省事的计算预先消化福井应变量的做法是用Multiwfn的特地效能,敲几下琴键就能电流的算暴露每个人典型的预先消化福井应变量和使单纯双描画符,见《敷multiWFN vmd用原子骰子表示原子电荷、旋转的行为布居、电荷转变、预先消化福井应变量》()。

鞋楦,值得一提的是,这种用原子上色来表示原子性格的方法是顶点的。,这不仅仅是本文议论的质地。比如,由multiWFN计算的原子转变电荷也可以是、原子对分子轨道(或对立的事物轨道,如NTO)的奉献、原子对腔/电子散布的奉献、原子电偶极矩、原子的电子动能(a中动能密度的使完整、原子源应变量值、原子约化双描画符、电子激起前后电荷的换衣、外电场前后电荷换衣。用对立的事物顺序计算原子极化率、原子力的胶料也可以用这种方法表示。。

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