MC-QTAIM：一种将分子中原子分析拓展至纯电子系统之外的框架

分子中的量子理论原子（QTAIM）通过在实际空间中将分子划分为原子 basin 来识别 AIM 并量化其相互作用，且其仅限于由作为量子粒子的电子与作为固定点电荷的原子核组成的纯电子系统。QTAIM 的扩展版本称为多组分 QTAIM（MC-QTAIM），突破了这一边界，使得在由多种量子粒子组成的系统中识别 AIM 并量化其相互作用成为可能，其中电子可能是也可能不是其组分之一，为分析奇异 AIM 与键打开了新大门。在本文中，提出了两个猜想，称为 Bader 猜想（BC）与扩展 Bader 猜想（EBC），分别作为 QTAIM 与 MC-QTAIM 背景下分子在实际空间划分为原子 basin 的基石。我们还对由夸克、核子以及如 μ 子与正电子等基本粒子组成的各类少体量子系统进行了文献调研，揭示了在所有这些多样系统中均存在明确的团簇化情形。这些团簇系统，无论其组分为何，表现得如同由某种原子构成的分子，而非量子粒子的无定形混合物。在 μ 子分子与正电子分子的情形中，计算研究表明这些系统的 AIM 结构被 EBC 良好捕获。除识别原子 basin 外，QTAIM 与 MC-QTAIM 均将属性赋予 AIM，即它们从量子可观测量的分子期望值中所分得的部分。研究表明，不仅可观测量的平均值之分得部分可归属于原子 basin，而且每个 basin 属性的涨落亦可被量化。