電子密度差又稱差分電荷、電荷密度差，是一種密度泛函理論獨(dú)有的用于分析電子轉(zhuǎn)移的方法，由于其分析效果直觀簡潔，在眾多理論計(jì)算文章中頻頻出現(xiàn)。電子密度差原理簡單來說就是將變化前后同一格點(diǎn)的電子密度作差，差值的正、負(fù)用不同的顏色來區(qū)分（VESTA中正/負(fù)通常使用黃/青色代替，也可以自定義顏色，但是具體顏色代表的含義需要指明），這樣就可以直接觀察到電子發(fā)生轉(zhuǎn)移的位置和轉(zhuǎn)移方向

本文以石墨烯吸附Li2S6后的電子密度差圖為例，電子密度差的繪制分為以下5步：

1??? 搭建并優(yōu)化吸附結(jié)構(gòu)；

2??? 從結(jié)果中找出格點(diǎn)精度；

3 ?? 拆分優(yōu)化后的吸附結(jié)構(gòu)；

4 ?? 片段靜態(tài)計(jì)算；

5 ?? 電子密度差后處理。

以下我們通過MatCloud+, 給大家介紹， 如何計(jì)算電子密度差。選用MatCloud+的原因， 在于僅通過瀏覽器就可使用，無需下載任何軟件。

計(jì)算過程

①搭建并優(yōu)化吸附結(jié)構(gòu)：

不會(huì)搭建吸附結(jié)構(gòu)的童鞋請參考往期文章——【建模干貨】自動(dòng)高通量生成原子吸附模型，搭建如下工作流，提交計(jì)算后得到吸附模型優(yōu)化后的構(gòu)型（不想建模的可以轉(zhuǎn)發(fā)本文到朋友圈，截圖發(fā)送公眾號(hào)后臺(tái)獲取模型）。

②從結(jié)果中找出格點(diǎn)精度：

在組件【結(jié)構(gòu)優(yōu)化】后處理的計(jì)算結(jié)果中找到CONTCAR和OUTCAR，并將其下載到本地，CONTCAR文件記錄了計(jì)算最后一步的結(jié)構(gòu)，格式與POSCAR一致，為下一步的文件拆分做準(zhǔn)備，OUTCAR則記錄了計(jì)算時(shí)的格點(diǎn)精度。

用任意編輯器打開OUTCAR，搜索dimension x,y,z NGXF，把NGXF、NGYF、NGZF后的整數(shù)提取出來（注意：提取整數(shù)，而非小數(shù)），此例中需要將96 96 160記錄下來。

③拆分優(yōu)化后的吸附結(jié)構(gòu)：

CONTCAR用編輯器打開后，其內(nèi)容及詳細(xì)含義如下（POSCAR類似）：

如果想要研究Li2S6與石墨烯間的電荷轉(zhuǎn)移，那么就需要將吸附構(gòu)型拆分為Li2S6、石墨烯兩個(gè)片段，根據(jù)上述CONTCAR的解釋，僅需將Li2S6從晶胞中剝離出來即可，需要剪切其坐標(biāo)、元素類型和原子個(gè)數(shù)，其它均保持一致，拆分后的輸入文件結(jié)果如下：

拆分后的兩個(gè)結(jié)構(gòu)，只有藍(lán)框內(nèi)的數(shù)據(jù)不同，其它均保持一致。分別命名結(jié)構(gòu)為C.vasp和Li2S6.vasp，上傳至MatCloud+數(shù)據(jù)庫。

④片段靜態(tài)計(jì)算：

分別計(jì)算吸附構(gòu)型和拆分片段的靜態(tài)計(jì)算，得到電子信息文件CHGCAR。由于此步驟同時(shí)計(jì)算三個(gè)結(jié)構(gòu)，此處搭建高通量并行計(jì)算工作流實(shí)現(xiàn)這一過程，并在靜態(tài)計(jì)算添加格點(diǎn)精度參數(shù)NGXF=96、NGYF=96、NGZF=160，結(jié)果如下：

⑤電子密度差后處理：

到這里所有需要的輸入文件已經(jīng)獲取完畢了，MatCloud+可自動(dòng)對文件進(jìn)行后處理，最終可得到如下電子密度差圖。

附：邁高科技簡介

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