DDEC6：一种计算周期与非周期材料中等温净原子电荷的方法
化学物理
2015-12-29 v1 材料科学
计算物理
摘要
净原子电荷 (NACs) 广泛应用于所有化学科学领域，用于简明地总结材料中原子间电子分配的关键信息。尽管应用广泛，但目前尚无一种原子布居分析方法适合作为量子化学程序的默认方法。为应对这一挑战，我们引入了一种新的材料中原子方法，该方法具有以下九个特性：(1) 每个原子恰好分配一个电子分布，(2) 核心电子被分配给正确的主原子，(3) NACs 在形式上独立于基组类型，因为它们是总电子分布的泛函，(4) 所分配的原子电子分布给出了一个高效收敛的多原子多极展开，(5) 所分配的 NACs 通常遵循 Pauling 标度电负性趋势，(6) 特定元素的 NACs 在等价键合的不同构象间具有良好的可转移性，(7) 所分配的 NACs 与所分配的原子自旋矩在化学上是一致的，(8) 该方法可预测地快速且稳健地收敛到唯一解，(9) 电荷分配的計算成本随系统大小增加呈线性扩展。在广泛的材料类型中，与其他电荷分配方法相比，DDEC6 NACs 以极高的精度复现了多种系统构象下的电子转移趋势、核心电子结合能位移趋势和静电势。由于存在非核吸引子，Bader 的量子化学拓扑方法无法为某些此类材料分配 NACs。DDEC6 方法缓解了早期 DDEC 变体和迭代 Hirshfeld 方法所表现出的电荷分叉或发散问题。这些特性使得 DDEC6 方法非常适合作为量子化学程序中的默认电荷分配方法。
引用
@article{arxiv.1512.08270,
title = {DDEC6: A Method for Computing Even-Tempered Net Atomic Charges in Periodic and Nonperiodic Materials},
author = {Thomas A. Manz and Nidia Gabaldon Limas},
journal= {arXiv preprint arXiv:1512.08270},
year = {2015}
}
备注
97 pages, 20 figures, 35 tables, plus 25 pages Supporting Information