使用Multiwfn绘制NBO及相关轨道使用Multiwfn绘制NBO及相关轨道.doc

使用Multiwfn绘制NBO及相关轨道文/Sobereva??First release: 2012-Apr-4? ? Last update: 2012-Apr-161 前言NBO程序输出的轨道包括NBO（自然键轨道）、NHO（自然杂化轨道）、NAO（自然原子轨道）、NLMO（自然定域化分子轨道），以及前头带P的类型，如PNBO（初自然键轨道）。NBO程序输出的plot文件包含了这些轨道的一切信息。可视化这些轨道有很多方法：(1)对于Gaussian用户，可以用pop=saveNBO或pop=saveNLMO将NBO和NLMO轨道写入chk文件中，再用Gaussview观看。但是对于其它类型轨道就没辙了。(2)用ChemCraft。这个软件是收费的，而且我曾发现在基组含有高角动量函数时这个程序给出的图形是明显错误的。(3)用NBOView。这个程序也是收费的，而且界面设计非常落伍，操作不便。(4)用Zork编写的NBO2molden程序将NBO plot文件转换为Molden的输入文件，然后用Molden程序去看。然而Molden这个程序我认为很不好用。Multiwfn是一款免费、开源的波函数分析程序，很早就开始支持读入NBO plot文件来绘制前述各种类型轨道，可以很方便地显示等值面图，也能绘制出各种各样漂亮的截面图，操作很方便，可以从下载。从2.3.3版开始还可以同时绘制两条轨道，对于分析轨道间重叠很有用。在绘制NBO相关轨道方面Multiwfn是最佳选择。本文将介绍如何用Multiwfn绘制NBO轨道，其过程也同样适用于绘制分子轨道、自然轨道等。2 输入文件这一节介绍一下怎样产生能够让Multiwfn显示NBO及相关轨道的输入文件。Gaussian的fch文件和NBO plot文件都可以用作Multiwfn的输入文件。对于Gaussian用户，可以在route section里写上pop=saveNBO或pop=saveNLMO，这样NBO轨道和NLMO就会分别代替分子轨道储存在chk文件里。然后用formchk程序将chk文件转化为fch文件，就可以读入Multiwfn来看NBO和NLMO了。注意fch文件中的轨道编号和Gaussian的NBO 3.1模块(L607)显示的轨道编号不全一致，在存入fch文件时会进行重排，NBO模块输出信息末尾的Sorting of NBOs和Reordering of NBOs for storage部分显示的序号是重排前后的对应关系。如果想看NBO和NLMO以外的轨道，就只能用NBO plot文件了。做法是在Gaussian输入文件中加上pop=nboread关键词，在末尾空一行写上比如$NBO plot file=c:\ltwd\NH2COH $END，用Gaussian运行后就会有一批NBO plot文件NH2COH.31、NH2COH.32 ... NH2COH.41在c:\ltwd下面生成。.31文件储存的是基函数信息，.32~.40分别储存的是PNAO/NAO/PNHO/NHO/PNBO/NBO/PNLMO/NLMO的展开系数信息。.41是密度矩阵信息，对绘制轨道没直接用处。如果用的是独立版本的NBO程序，即GENNBO，比如想在h:\Yuri目录下生成NBO plot文件的话就将GENNBO输入文件(.47)开头的$NBO和$END中间写上plot file=h:\Yuri\NH2COH然后用GENNBO运行即可。本文的例子都是B3LYP/6-31G**下的甲酰胺，Gaussian输入文件如下%chk=C:\gtest\NH2COH.chk# B3LYP/6-31G** opt pop=nboreadB3LYP/6-31G** opt0 1C? ?? ?? ?? ?? ???-0 ?-0 ? 0H? ?? ?? ?? ?? ???-0 ?-1 ? 0O? ?? ?? ?? ?? ???-1 ? 0 ? 0N? ?? ?? ?? ?? ?? ?1 ? 0 ? 0H? ?? ?? ?? ?? ?? ?1 ? 1 ? 0H? ?? ?? ?? ?? ?? ?1 ?-0 ? 0$NBO plot file=c:\NH2COH $END3 绘制轨道等