Индекс нековалентных взаимодействий - Non-covalent interactions index

Представление NCI в 3D и 2D кластера из трех молекул воды

Представление NCI в 3D и 2D кластера из шести молекул воды

Представление NCI в 3D и 2D кластера из восьми молекул воды

В Индекс нековалентных взаимодействий, обычно называемый просто Нековалентные взаимодействия (NCI) индекс визуализации, основанный на Электронная плотность (ρ) и приведенный градиент (ы) плотности. Он основан на эмпирическом наблюдении, что Нековалентные взаимодействия могут быть связаны с областями малого приведенного градиента плотности при малых электронных плотностях. В квантовой химии индекс нековалентных взаимодействий используется для визуализации нековалентных взаимодействий в трехмерном пространстве.^[1]

Его визуальное представление возникает из изоповерхностей пониженного градиента плотности, окрашенных шкалой прочности. Сила обычно оценивается через произведение электронной плотности на второе собственное значение (λ_ЧАС) из Гессен электронной плотности в каждой точке изоповерхности, причем характер притяжения или отталкивания определяется знаком λ_ЧАС. Это позволяет напрямую представлять и характеризовать нековалентные взаимодействия в трехмерном пространстве, включая водородные связи и стерические столкновения.^[2]^[3] Индексы NCI, основанные на электронной плотности и производных скалярных полях, инвариантны относительно преобразования молекулярные орбитали. Кроме того, электронная плотность системы может быть рассчитана как по формуле дифракция рентгеновских лучей эксперименты и теоретические расчеты волновых функций.^[4]

Приведенный градиент (ы) плотности представляет собой скалярное поле электронной плотности (ρ), которое можно определить как

${ Displaystyle s ( mathbf {r}) = { frac { left | nabla rho ( mathbf {r}) right |} {2 (3 pi ^ {2}) ^ {1/3 } rho ( mathbf {r}) ^ {4/3}}}}$

В рамках Функциональная теория плотности Приведенный градиент плотности возникает в определении обобщенного градиентного приближения обменного функционала.^[5] Исходное определение:

${ displaystyle s ( mathbf {r}) = { frac { left | nabla rho ( mathbf {r}) right |} {2k_ {F} rho ( mathbf {r})}} }$

в котором k_F это Импульс Ферми из свободный электронный газ.^[6]

NCI был разработан канадской вычислительной химией. Эрин Джонсон в то время как она была докторантом в Университет Дьюка в группе Вэйтао Ян.

Рекомендации

^ Пасторчак, Э. и Корминбёф, К. (2017) «Перспектива: найдено в переводе: квантово-химические инструменты для определения нековалентных взаимодействий», Журнал химической физики. ООО «АИП Паблишинг», 146 (12), стр. 120901. DOI: 10.1063 / 1.4978951.
^ Джонсон, Э. Р. и др. (2010) «Выявление нековалентных взаимодействий», журнал Американского химического общества. Американское химическое общество, 132 (18), стр. 6498–6506. DOI: 10.1021 / ja100936w.
^ Контрерас-Гарсия, Дж., Янг, В. и Джонсон, ER (2011) «Анализ потенциалов взаимодействия водород-связи на основе электронной плотности: интеграция областей нековалентного взаимодействия», Журнал физической химии A. Американское химическое общество, 115 (45), стр. 12983–12990. DOI: 10.1021 / jp204278k.
^ Салех, Г. и др. (2012) «Выявление нековалентных взаимодействий в молекулярных кристаллах с помощью их экспериментальной электронной плотности», Chemistry - A European Journal, 18 (48), стр. 15523–15536. DOI: 10.1002 / chem.201201290.
^ Пердью, Дж. П., Берк, К. и Эрнцерхоф, М. (1996) «Generalized Gradient Approximation Made Simple», 77. Доступно по адресу: https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.77.3865
^ Хоэнберг П. и Кон В. (1964) «Неоднородный электронный газ», Physical Review. Американское физическое общество, 136 (3B), стр. B864 – B871. DOI: 10.1103 / PhysRev.136.B864.

[1] Пасторчак, Э. и Корминбёф, К. (2017) «Перспектива: найдено в переводе: квантово-химические инструменты для определения нековалентных взаимодействий», Журнал химической физики. ООО «АИП Паблишинг», 146 (12), стр. 120901. DOI: 10.1063 / 1.4978951.

[2] Джонсон, Э. Р. и др. (2010) «Выявление нековалентных взаимодействий», журнал Американского химического общества. Американское химическое общество, 132 (18), стр. 6498–6506. DOI: 10.1021 / ja100936w.

[3] Контрерас-Гарсия, Дж., Янг, В. и Джонсон, ER (2011) «Анализ потенциалов взаимодействия водород-связи на основе электронной плотности: интеграция областей нековалентного взаимодействия», Журнал физической химии A. Американское химическое общество, 115 (45), стр. 12983–12990. DOI: 10.1021 / jp204278k.

[4] Салех, Г. и др. (2012) «Выявление нековалентных взаимодействий в молекулярных кристаллах с помощью их экспериментальной электронной плотности», Chemistry - A European Journal, 18 (48), стр. 15523–15536. DOI: 10.1002 / chem.201201290.

[5] Пердью, Дж. П., Берк, К. и Эрнцерхоф, М. (1996) «Generalized Gradient Approximation Made Simple», 77. Доступно по адресу: https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.77.3865

[6] Хоэнберг П. и Кон В. (1964) «Неоднородный электронный газ», Physical Review. Американское физическое общество, 136 (3B), стр. B864 – B871. DOI: 10.1103 / PhysRev.136.B864.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]