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Gina88木蟲 (正式寫手)
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electron-localization function是什么意思啊？
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electron-localization function是什么意思��？ 它和電荷密度、差分電荷密度有什么區(qū)別啊？ vasp能算electron-localization function嗎？ |
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from：http://forum.hongcam.net/viewthread.php?tid=588 今天終于有時間，把上次朋友提出的關(guān)于電子局域函數(shù)ELF的問題解答一下，希望大家指正。 電子局域函數(shù)源于 J. Chem. Phys. 92(1990)這篇文章，作者定義了一個ELF（Electron Localization Function，電子局域密度函數(shù)），以此來表征電子的局域化分布特征。優(yōu)點是無需計算局域分子軌道，計算量較小。 具體的推導過程請大家自行查看文獻，我們主要關(guān)心的是它的用途，也就是為什么它能被用于確定成鍵類型和找出孤對電子分布的理由。 按照定義，ELF的值在０到1之間，取上限值1表示電子完全局域化，而0值可能表示電子完全離域化（當然也可能是表示該處沒有電子 ）而ELF=1/2這個中間值則表示該處電子形成了類似于電子氣的電子對分布(原文是electron-gas-like pair probability)。 VASP可以計算ELF的分布情況，數(shù)據(jù)可以在ELFCAR中找到，可以用VASPVIEW或VESTA等軟件作圖查看。 我們來看幾個例子吧。首先是共價鍵合物N2 N2的結(jié)構(gòu)為 :N三N: 兩個氮原子除了中間以共價三鍵結(jié)合，在外側(cè)還分別有孤對電子存在。孤對電子應(yīng)該認為是局域的而構(gòu)成共價健的電子應(yīng)該認為是相對離域的。 我們在VASP中進行一下計算，設(shè)置LELF=.TRUE.來生成一個ELFCAR文件，然后把分布圖畫出來。先畫一個slice圖（截面圖）來看一下： 圖中兩個藍色的球表示氮原子。我們可以發(fā)現(xiàn)N2的共價鍵區(qū)域的外側(cè)圖示為紅色，對應(yīng)的ELF值接近1，為高度局域的電子分布。我們知道在此處為N原子的孤對電子分布區(qū)，與ELF的物理意義相符。另外在遠離N原子的區(qū)域ELF值接近0,表明電子在這些地方是高度離域分布的。綠色區(qū)域的ELF約為0.5，對應(yīng)于電子氣分布的情況，我們可以將其視為電子局域分布與離域分布的分界線。 為了看的清楚一些，我們畫個isosurface圖（等高面圖）來分析一下。 圖中所示的是ELF為0.9時的等高面分布，我們可以清楚的看到其主要分布區(qū)域為共價鍵外側(cè)，說明這里分布有孤對電子。 大家可以做個水分子的試試，對應(yīng)在氧原子附近也有孤對電子分布出現(xiàn)，而且水分子中的共價鍵是極性的，與上面稍有不同，大家不妨嘗試一下 下面我們再來看看離子鍵合物的情況，以NaCl為例。NaCl為fcc結(jié)構(gòu)，成鍵形式為Na -> Cl，Na的最外層電子被Cl奪取形成離子鍵，電子局域性高。作slice圖如下： 圖中紅色小球為Cl原子，藍色小球為Na原子。載面上紅色區(qū)域的ELF值在0.88左右，表明該處的電子是高度局域分布（但是又比孤對電子的值小一些 說明兩者的不同之處）。我們不難發(fā)現(xiàn)，紅色區(qū)域主要分布在Cl原子的范圍，而且分布的范圍很大。而Na原子附近的區(qū)域為藍色，ELF值接近０,說明此處電子可能高度離域（當然也可能無電子分布）。這里ELF值正確反應(yīng)了離子鍵的特性。 最后來看看金屬鍵合物，我們以fcc的金屬Cu為例。 金屬鍵的特點是電子局域性低，在整個金屬晶體中近自由分布。我們作slice圖來看一下： 首先在圖例中我們可以發(fā)現(xiàn)，ELF的最大值也只有0.319,所以這個截面上的電子應(yīng)該表現(xiàn)為離域特性，而這正符合了金屬鍵的性質(zhì)。 從以上分析我們知道，ELF可以較完美地分析出體系中鍵合的情況，所以說ELF是“分析成鍵類型與孤對電子分布的有力工具”。 |
7樓2012-08-08 10:35:54
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