【MS实操】计算静电势详细步骤!

静电势通常反映了分子或材料表面电荷的分布情况,可以用于分析分子间的相互作用,识别反应活性位点,预测化学反应的倾向,以及理解材料的电子结构特性。以下是使用Materials Studio软件计算静电势的具体过程。

一、计算

✅️Dmol3 Calculation
1️⃣Setup
Task➡️Energy
2️⃣Properties
Electrostatics➡️Electrostatic potential
Electron density➡️Total density
3️⃣Run

二、显示电子密度

✅️Dmol3 Analysis
1️⃣Electron density➡️Density field➡️Total density,
2️⃣勾选View isosurface on import
3️⃣Import

三、绘制静电势

✅️Dmol3 Analysis
1️⃣Potentials➡️Import【⚠️:不要勾选View isosurface on import】
2️⃣右键Display style➡️Isosurface➡️Mapped field➡️DMol3 electrostatic potential
3️⃣可以自由调整颜色和最大最小值和透明度

 

一、电荷分布与反应活性

静电势图可直观展示分子表面不同区域的电势高低。正电势区域(通常用蓝色表示)对应缺电子位点,易受亲核试剂攻击;负电势区域(红色)对应富电子位点,易发生亲电反应。例如,氧原子周围常呈现负电势,而芳香环中心可能显示正电势。

二、分子间相互作用预测

通过分析静电势的极值点和梯度变化,可预测分子间的氢键、范德华作用、离子-偶极等非共价相互作用的位置和强度。例如,静电势随z轴变化的峰值可能对应特定吸附位点。

三、电子结构特征

基于密度泛函理论(DFT)计算,静电势能与电子密度分布密切相关,可反映HOMO/LUMO轨道的空间分布。Dmol3模块通过Mulliken电荷分析可进一步量化原子电荷转移。

四、材料表面特性

在固体材料中,静电势可表征表面功函数、电荷转移势垒等性质,对催化、吸附、电化学研究至关重要。例如可通过梯度分析研究水分子团簇表面的电荷分布变化。

五、动态行为模拟

结合分子动力学(MD)模块,静电势数据可用于分析扩散系数、均方位移(MSD)等动态过程,例如全钒液流电池中离子的迁移行为。

 

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