lumo攻略 VASP计算分子的HOMO

本文转载于微信微信官方账号，VASP学习交流。

基于分子轨道理论的三个基本近似物理模型，用一组单电子函数3354分子轨道波函数来描述电子在分子中的运动状态。对于电子数为偶数n的分子，遵守能量最小原理和泡利不相容，按照轨道能级从低到高的顺序将电子对填入每个分子轨道。

1.为了预测反应性，可以使用MS、高斯或VASP的DMol3模块给出整个系统的分子轨道信息。对于反应，可以用前线轨道理论的对称性守恒原理来判断它发生的区域。例如：

纳特。纳米技术。13, 411417 (2018).

2.对于单个分子，可以帮助判断电子可能的跃迁。一般来说，HOMO轨道值越高，越容易给受体贡献电子，LUMO越低，越容易接收电子；对应的HOMO-LUMO能隙(其实能带是一个概念，但能带最多指周期系统，HOMO-LUMO能隙针对分子系统)通常比较低，这意味着分子容易发生化学反应。实际上，电子从HOMO到LUMO的跃迁是整个体系所有可能跃迁中最容易的一个，其他任何跃迁所需的能量都大于这个值。HOMO-LUMO能隙越大，电子从HOMO到LUMO跃迁所要吸收的光的能量越大，吸收波长越短，所以跃迁相对困难或者发生的概率低，导致光化学活性低。

3.如何计算小分子，这里已经教过了，来进行一个计算。今天，VASP被用来计算N2分子的HOMO和LUMO(一般分子的HOMO和LUMO大部分是由高斯计算的。如果想要更精确的结果，可以使用高斯计算)

该图显示了N2分子的轨道排列，2pz成键轨道对应HOMO， *反键轨道对应LUMO。

4.VASP计算出了人路莫

4.1 INCAR的准备，这里是静态计算，需要WAVECAR，所以INCAR参数需要修改如下：

NSW=0

LWAVE=.TRUE。

Is=1 # N2分子没有磁矩，所以我关掉了自旋。

#所有其他计算参数保持不变。

4.2提交作业，结束后查看OUTCAR，直接从结尾向上翻(键盘会同时按住Shift G键，自动跳到结尾)

图中，带号对应能级序号，带能对应能级位置，占位对应占位号。一般职业号可以是0.12(我这里是2，因为关了旋)。如果分子系统中有一个分数，就要注意是否有误差。详情请到大师学长研学网O2计算部分，这里就不赘述了。对于金属系统，可能会出现部分占据。

结合上面的分子轨道能级图：

可以发现，能带3和能带4的能级是相似且简并的，应该对应上图中的2px和2py轨道。能带5对应图中的2pz轨道，是最高占据态HOMO，对应的能级是-10.0371 eV，因为能带5的占据数是2，能带6和7是空占据态，能级差不多，对应上图中的 2px和2px。这两个轨道也是简并的，因为是最高未占据态LUMO，对应的能级是-2.0165 eV。再往下是能带8，对应上图中的2pz轨道。其实我们最后看的是5带和6带或者7带，HOMO-LUMO间隙=8.02 eV。

5视觉人LUMO

#使用通用vaspkit。用的话请引用。vaspkit已经讲过如何配置了。

先前的建议

服务器如何调用vaspkit等脚本

输入vaspkit，输入511——，输入1——53354先得到波段5，以此类推得到波段6。

下载得到的WFN_REAL_B0005_K0001.vasp文件，直接拖拽到VESTA中进行绘制，如下图。如果后面想得到多个能带，就按照步骤依次画出来。

上图对应HOMO，下图对应LUMO。