目的：演示使用CASTEP计算分子吸附在表面时差分电荷密度的方法。

所用模块：Materials Visualizer、CASTEP

前提条件：CO分子在Pd(110)表面的吸附（Adsorption of CO onto a Pd(110) surface）教程

背景

本教程中，将研究相对于孤立的CO分子和洁净的Pd(110)表面，CO分子的键合是对电子分布的影响。电荷差分密度可以利用两种方法计算。其一为计算各个分子片段的电荷密度。该方法在描述由较小体系组成的较大体系时非常有效。该方法描绘了在发生化学反应的过程中，或一个分子吸附到一个表面的时候电荷密度的变化。在CO分子吸附在Pd(110)表面的情况下，电子差分密度可以表示为：

Δρ = ρCO@Pd(110) - (ρCO + ρPd(110))

式中，ρCO@Pd(110)是CO + Pd(110)体系的电荷密度，ρCO和ρPd(110)分别是单独的吸附质和衬底的电荷密度。

另一种方法就是根据原子来计算差分电荷密度：

Δρ = ρCO@Pd(110) - Σ (ρi)

这里，下标i将历遍所有原子。该方法表示由于形成所有化学键导致的电子分布变化。该方法通过原子电荷密度的离域化，从而描绘化学键在整个体系中的形成非常有效。

研究电荷差分密度有助于理解化学吸附过程，包括如下问题：分子会选择吸附在哪里？分子为什么会选择吸附在该位置？分子稳定吸附于此位置的成键机理是什么？

本教程中将研究一个吸附为，即在CO分子在Pd(110)表面的吸附（Adsorption of CO onto a Pd(110) surface）教程中所研究过的短桥位。

介绍

在本教程中，将使用CASTEP模块以两种不同的方式计算CO在Pd(110)上的差分电荷密度。将使用优化过的CO在Pd(110)上的几何构型。计算完成后，将利用可视化工具Materials Visualizer，将差分电荷密度以3D区域和2D切片方式显示。

本教程包括如下部分：

开始

定义片段

运行计算

显示片段的差分密度

注意：为了和本教程中的参数保持一致，可以使用Settings Organizer对话框将项目中所有参数都设置为BIOVIA的默认值。

1、开始

首先打开CO分子在Pd(110)表面的吸附（Adsorption of CO onto a Pd(110) surface）教程中创建的Materials Studio项目。如果尚未执行此教程或未保存项目文件，则必须先执行此操作，然后才能继续。

打开(1×1) CO on Pd(110)\(1×1) CO on Pd (1 1 0) CASTEP GeomOpt文件夹中的(1×1) CO on Pd(110).xsd文件。

2、定义片段

要计算片段的差分电荷密度，必须首先定义片段。使用编辑片段Edit Sets选项来执行。首先建立一个含有碳原子和氧原子的片段。

选择菜单栏中的Edit | Edit sets，打开Edit sets对话框。

单击碳原子将其选中。按下SHIFT键，单击氧原子oxygen。

在Edit Sets对话框里，单击New…按钮，打开Define New Set对话框。输入名称CO DensityDifference，单击OK按钮，关闭对话框。

提示：为了使CASTEP将原子集合识别为差分电荷密度计算的片段，名称必须包含文本字符串DensityDifference。

注意在模型(1×1) CO on Pd (1 1 0).xsd中的CO分子现在是高亮的，并且被标记为刚才设置的名称。不必定义Pd表面，因为CASTEP会自动假定在计算电子差分密度时，将剩余原子排除在外。

属于原子集合的原子周围存在一个网格。该原子集合同样被标识出。

提示：如果想要移除CO DensityDifference标签，可以用鼠标将其选中，并按下DELETE键。

最后，在计算之前，要把结构的对称性重新设定为P1。

从菜单栏中选择Build | Symmetry | Make P1。

【系列教程】

Materials Studio官方教程：CASTEP——预测锗的热力学性质【1】

Materials Studio官方教程：CASTEP——利用第一性原理预测AlAs的晶胞参数【1】

Materials Studio官方教程：CASTEP——CO分子在Pd(110)表面的吸附【1】

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