Critic2 σ-hole 表面静电势

这篇先运行小分子单点，保留完整基组信息，再在指定电子密度表面上计算静电势。例子使用两个明确给定的固定几何CF3Cl和CH3Cl，展示相同分析方法下的不同轴向静电势。

1. 准备两份小分子输入#

下载分子后处理资料包，在分配到的CPU资源中解压：

unzip critic2-molecular-wave144-*.zip -d critic2-molecular
cd critic2-molecular
bash run.sh list

模块为 critic2/1.4（内部1.4.155，GCC/GFortran13.3、OpenMP、LAPACK/BLAS、Libcint）、orca/6.1.1 和 multiwfn_nogui/2026.10.18。ORCA和Multiwfn采用已有官方二进制，未在本例重新编译；本组程序使用1个CPU线程，无需GPU。

两者均实际采用PBE/def2-SVP，结构是小型固定模型，没有声称经过本次优化。

CF3Cl完整输入：

! PBE def2-SVP TightSCF NoSym NoRI
%pal nprocs 1 end
%maxcore 1024
* xyz 0 1
C 0 0 0
Cl 0 0 1.76
F 1.2539360253 0.0000000000 -0.4433333333
F -0.6269680127 1.0859404526 -0.4433333333
F -0.6269680127 -1.0859404526 -0.4433333333
*

! PBE def2-SVP TightSCF NoSym NoRI
%pal nprocs 1 end
%maxcore 1024
* xyz 0 1
C 0 0 0
Cl 0 0 1.78
H 1.0276618553 0.0000000000 -0.3633333333
H -0.5138309277 0.8899812732 -0.3633333333
H -0.5138309277 -0.8899812732 -0.3633333333
*

本版本的基组积分接口使用FCHK。包中已提供由实际ORCA MOLDEN经Multiwfn转换的文件；完整重算会重新执行该转换。具体终端步骤见波函数格式转换。

2. 先运行CF3Cl表面分析#

bash run.sh 8
head -n 6 work/sigmahole-formatted-25/in_sigmahole.dat

完整实际输入：

molecule ../../data/CF3Cl/case.fchk
load ../../data/CF3Cl/case.fchk
reference 1
point 0.4 0.3 0.2
point 0.1 0.2 2.5
sigmahole 1 2 npts 25 25 isoval 0.001 maxangle 90

SIGMAHOLE 1 2指明基底原子C和被分析的Cl。自己的输入必须核对原子编号。ISOVAL 0.001采用电子密度0.001 e/bohr³的表面，NPTS 25 25控制两个方向的表面采样，MAXANGLE 90选取C–Cl键延长线周围的搜索锥。

本例分子默认长度单位是Å。数据文件的θ、φ用弧度，局部x/y/z和r用Å，最后一列是静电势原子单位。它不是能带能量或分子结合能。

3. 再运行CH3Cl，比较实际结果#

bash run.sh 10
bash analyze.sh

对应输入只把分子路径改成 CH3Cl/case.fchk，采样、密度表面和搜索角度保持相同。

局部势极大仍可能为负。 CF3Cl本例轴向为正，CH3Cl本例轴向仍为负，不能看到程序列出一个极大就认定它是正势σ-hole，更不能据此直接给出卤键结合能。颜色采用相同标尺，红色表示正静电势，蓝色表示负静电势。

4. 核对采样和搜索范围#

bash run.sh 7
bash run.sh 9
bash run.sh 11

第7、9例使用13×13采样与25×25比较；本组两个轴向极大均位于键延长线上，位置与势值保持一致。这不是对全部表面量的收敛证明。

第11例把CF3Cl的搜索角扩到120°。此时文件中最大的采样势值为 0.020680305 a.u.，位于约 120.0°搜索边界；所选轴向局部极大仍是 0.019832562 a.u.。不要直接取整个数据文件的最大值替代程序选中的局部极大。 搜索锥扩大后可能包含分子表面的其他区域。

5. 缺失值和结果文件#

原生表中的 dist是距Cl的距离，ls是方向角，ms是该局部极大的静电势。本组的 rs、ss显示 n/a，按缺失值保留，不能填0或猜测面积。要定量讨论范围或表面面积，还需结合适当的额外表面分析与模型设置。

本包另用原始MOLDEN在Multiwfn中实际计算了9个相同物理位置的静电势，与FCHK/Critic2的值比较；同时直接从原始WFX检查曲面点的密度确实接近0.001 e/bohr³。

最终得到 in_sigmahole.dat、原生gnuplot模板、局部极大表和PNG/SVG。完整从电子结构开始重算，请在新解压目录运行 bash run-all.sh。关于定义和命令，可参见官方σ-hole说明。

仅分析随包数据时，检查表位于 analysis-reference/CHECKS.json，图片在 figures-reference/；完整重算的对应输出为 analysis/ 和 figures/。