Функция электронной локализации - Electron localization function

Функция электронной локализации криптон атом в Хартри – Фок / cc-pV5Z уровень теории. Также показан радиальный плотность, 4πр2ρ(р) с коэффициентом 0,0375.

В квантовая химия, то функция локализации электронов (ELF) является мерой вероятности обнаружения электрон в окрестности пространства опорного электрона, находящегося в данной точке и с тем же спином. Физически это измеряет степень пространственной локализации опорного электрона и обеспечивает способ для отображения электронная пара вероятность в многоэлектронных системах.

Полезность ELF проистекает из наблюдения, что он позволяет химически интуитивно анализировать локализацию электронов. Например, оболочечная структура тяжелых атомов очевидна при построении графика ELF в зависимости от радиального расстояния от ядра; КНЧ для радона, например, имеет шесть четких максимумов, тогда как электронная плотность монотонно убывает, и радиально взвешенная плотность не отображает все оболочки. Применительно к молекулам анализ КНЧ показывает четкое разделение между остовным и валентным электроном, а также показывает ковалентные связи и одинокие пары, в том, что было названо "точной визуализацией Теория VSEPR в действии ». Другой особенностью ELF является то, что он инвариантен относительно преобразования молекулярные орбитали.

Изображение ELF воды на уровне 0,8, созданное с помощью PyMOL

ELF был первоначально определен Беке и Эджкомбом в 1990 году.[1] Сначала они утверждали, что мера локализации электронов обеспечивается

куда ρ электрон плотность вращения и τ плотность кинетической энергии. Второй член (отрицательный член) - это плотность бозонной кинетической энергии, поэтому D - вклад фермионов. D ожидается, что она будет небольшой в тех областях космоса, где должны быть обнаружены локализованные электроны. Учитывая произвольность величины меры локализации, предусмотренной D, сравнивается с соответствующим значением для однородный электронный газ со спиновой плотностью, равной ρ(р), который задается

Соотношение,

это безразмерный индекс локализации, который выражает локализацию электронов для однородного электронного газа. На последнем этапе ELF определяется в терминах χ отображая его значения в диапазоне 0 ≤ ELF ≤ 1, определяя функцию локализации электронов как

КНЧ = 1 соответствует идеальной локализации, а КНЧ = ½ соответствует электронному газу.

Первоначальный вывод был основан на Хартри – Фок теория. За теория функционала плотности Обобщил этот подход Савин в 1992 г.[2]

Подход к локализации электронов в виде атомы в молекулах (AIM), был впервые предложен Бадером.[3] Анализ Бейдера разделяет плотность заряда в молекуле на «атомы» в соответствии с поверхностями с нулевым потоком (поверхностями, через которые не происходит потока электронов). Анализ Бадера позволяет разделять многие свойства, такие как мультипольные моменты, энергии и силы, надежным и последовательным образом на отдельные атомы внутри молекул.

Как подход Бадера, так и подход ELF к разделению молекулярных свойств приобрели популярность в последние годы, потому что самые быстрые и точные ab-initio вычисления молекулярных свойств в настоящее время в основном выполняются с использованием теории функционала плотности (DFT), которая непосредственно вычисляет электронную плотность. Эта электронная плотность затем анализируется с использованием анализа заряда Бадера функций локализации электронов. Один из самых популярных функционалов в DFT был впервые предложен Беке, который также создал функции локализации электронов.

Рекомендации

  1. ^ А. Д. Бек и К. Э. Эджкомб (1990). «Простая мера локализации электронов в атомных и молекулярных системах». J. Chem. Phys. 92 (9): 5397–5403. Bibcode:1990ЖЧФ..92.5397Б. Дои:10.1063/1.458517.
  2. ^ Савин, А .; Jepsen, O .; Flad, J .; Андерсен, О.К .; Preuss, H .; фон Шнеринг, Х. Г. (1992). «Электронная локализация в твердотельных структурах элементов - структура алмаза». Angewandte Chemie International Edition на английском языке. 31 (2): 187–188. Дои:10.1002 / anie.199201871.
  3. ^ Бадер, Р. В. Ф. (1994). Атомы в молекулах: квантовая теория. Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0-19-855865-1.

внешняя ссылка