使用multiwfn绘制nbo及相关轨道(1)

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1、使用Multiwfn绘制NBO及相关轨道文/SoberevaFirst release: 2012-Apr-4    Last update: 2013-Feb-19 1 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G

2、aussview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

3、样漂亮的截面图，操作很方便，可以从http://multiwfn.codeplex.com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。另外，在轨道生成速度上Multiwfn比任何其它可视化程序都要快。在绘制与NBO相关的轨道方面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。2.1 

4、使用fch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)显示的轨道编号通常不一致。比如在NBO输出信息最后显示Reordering of NBOs for storage: 7 8 3 1 2 4 6 5 9 38 ...那么就是说明chk/fc

5、h文件里的1号轨道对应于NBO7，2号轨道对应NBO8，3号轨道对应NBO3，4号轨道对应NBO1...无论你用gview看这个chk文件，还是用Multiwfn看相应的fch文件，当你选比如第2号轨道，显示的都是NBO8。注意如果你打算用.fch文件来让Multiwfn绘制平面图或生成格点数据，那么若你用的是HF或DFT来做的计算，应当用文本编辑器打开.fch文件，在第一行开头写上saveNBOene；如果用的是后HF计算并且写了density关键词，那么第一行开头应该写上saveNBOocc。否则在使用.fch文件绘制平面图或生成轨道波函数格点数据之前

6、，一部分编号靠后的轨道会被自动删掉而无法选择。不过，如果你只是想按照下一节那样通过主功能0来直接观看各个NBO或NLMO轨道，则没必要修改fch文件。2.2 使用NBO plot文件如果想看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:ltwdNH2COH $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

7、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/MO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:YuriNH2COH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:gtestNH2COH.chk

8、# B3LYP/6-31G** opt pop=nboreadB3