Multiwfn软件的介绍

Multiwfn is a very powerful program for realizing electronic wavefunction analysis, which is a key ingredient of quantum chemistry

Multiwfn软件入门介绍

Multiwfn 主页是由北京科音自然科学研究中心www.keinsci.com）的卢天从2009年11月起开发的非常强大的量子化学波函数分析程序，功能极为广泛、十分高效、非常易于使用，并且开源免费。

Multiwfn

Multiwfn

Multiwfn目前的界面是文本和图形混合式界面，不需要图形界面的地方是纯文本显示，只有需要图形化观察结果的时候才会提供图形界面。这样的设计是为了更强的灵活性和更大的操作性，但是自然而然对新入手操作来说有点难度，在看了科音官网之后，逐渐上手，抱着学习和科普的目的写下操作的介绍，因为是在使用中学习所以只接触到一部分，后续大家可以自行学习和在官网论坛上交流。

使用Multiwfn需要引用的文献

背景

量子化学程序计算之后会产生电子波函数。

电子波函数是量子力学中描述电子状态的复函数，其模的平方代表电子在空间某处出现的概率密度

Multiwfn主要属于后处理程序，主要功能是对波函数进行分析，从而获得重要、丰富的对研究化学问题十分有益的信息，诸如成键强度和本质、电荷分布和电子转移的细节、分子间和分子内弱相互作用特征、电子的离域性和芳香性、电子激发的特征、体系对外场的响应、反应的优先位点和活性、分子的各种性质等等。

Multiwfn是基于量子化学程序输出的波函数信息来进行分析的程序。如果你是Gaussian程序的用户，那么可以使用Multiwfn的全部功能。但Multiwfn程序绝非是专为Gaussian而开发的，Multiwfn支持许多通用的记录波函数信息的格式，如.mwfn、.wfn、.wfx、molden文件，还支持GAMESS-US输出文件，还支持其它类型文件如.cub、.pdb、.xyz等。

软件分析内容

Note

任何一种软件学习，手册都是最直观最方便的资料

  • 展示分子结构，查看轨道（MO、NBO、自然轨道、NTO、LMO等）。生成轨道图速度极快，使用非常方便。

分子轨道 (Molecular Orbitals, MO);自然轨道 (Natural Orbitals, NO);自然布居轨道 (Natural Bond Orbitals, NBO);自然跃迁轨道 (Natural Transition Orbitals, NTO)

类型 生成方式 轨道特征 主要用途
MO (canonical) HF/DFT 本征解 离域、能量排序 谱学、HOMO-LUMO、电子结构
NO (natural orbital) 密度矩阵对角化 反映电子相关，占据数非整数 多体波函数、电子相关分析
NBO 局域化到键和孤对 直观化学键解释 成键/反成键作用、超共轭分析
NTO 激发态密度矩阵 SVD 最简洁的激发态描述 光谱、激发态机理
LMO 数学局域化变换 局域化在键/原子 化学直觉、局域作用分析
  • 沿直线计算实空间函数并绘制曲线图。
  • 在空间范围内计算实空间函数，数据可以导出为高斯型立方体网格文件（.cub），并可以可视化为等值面
  • 对于一维、二维和三维实空间函数的计算，用户可以定义多个波函数文件生成的数据之间的运算
  • 针对任意实空间函数进行拓扑分析，例如电子密度函数（AIM分析）、拉普拉斯算子、ELF算子、LOL算子、静电势等。可以定位临界点（CP），生成拓扑路径和盆地间表面，并直接在3D GUI窗口中进行可视化，或绘制成平面图
  • 检查和修改波函数