Multiwfn是功能十分強大的量子化學波函式分析程式，支持幾乎所有波函式分析方法，並具有易學易用、高效率、靈活、開源免費等優點。
基本介紹
- 中文名：Multiwfn
- 外文名：Multifunctional wavefunction analyzer
- 編寫：盧天
- 性質：強大的量子化學波函式分析程式
簡介,亮點,
簡介
Multiwfn全稱為Multifunctional wavefunction analyzer，是由盧天（現任北京科音自然科學研究中心主任）編寫的一個十分強大的波函式分析程式，能夠實現量子化學領域幾乎全部最重要的波函式分析方法。此程式的用戶遍及世界各地，目前已被超過1000篇學術論文或書籍所使用。Multiwfn程式免費、開源、高效、靈活而且界面十分友好。此程式最初版本1.0發布於2009年11月27日，並一直在活躍的更新。Multiwfn支持Windows XP/Vista/7/8 64bit平台以及64bit Linux和Mac OS X平台，下載地址見參考資料。
1. Multiwfn支持多種格式作為波函式的輸入，包括已被被眾多主流量子化學軟體（Gaussian、GAMESS-US/UK、Firefly、Q-Chem、DeMon2k等）支持的PROAIM波函式檔案.wfn、.Gaussian09 B.01開始支持的.wfx檔案、Gaussian的.fch檔案和Molden輸入檔案。也支持NBO程式產生的.31~.40檔案用於研究NAO、NHO、NBO及NLMO軌道，還可以讀取cube檔案、Dmol3的.grd格點檔案進行分析處理。對於只依賴於幾何結構的分析還可以用.pdb或.xyz等格式作為輸入。
2. 基本功能：顯示分子結構、分子軌道及格點數據的等值面圖形；輸出某點的全部特性；輸出某條線上的全部特性並繪製曲線圖；輸出某個面上的全部特性並繪圖；輸出某一空間範圍的特性並繪製等值線圖；電子密度及其拉普拉斯函式以及ELF/LOL等函式的拓撲分析（包括AIM分析）；波函式檢查與修改；布居分析（方法包括Hirshfeld、VDD、Mulliken及其三種變體、Lowdin、Becke、ADCH、CHELPG和Merz-Kollmann）；軌道成分分析（三種Modified MPA方法，Hirshfeld方法，NAO方法。且可以定義片段）；鍵級分析（Mayer鍵級、Wiberg鍵級、Mulliken鍵級、多中心鍵級、模糊鍵級、Laplacian鍵級，部分方法可分解為軌道的貢獻）；繪製總DOS/部分DOS/重疊DOS；繪製紅外/拉曼/紫外可見/電子圓二色/振動圓二色光譜；分析處理格點檔案；定量分子表面分析（用於研究分子凝聚相性質、反應活性位點和分子間相互作用），且支持Hirshfeld/Becke surface分析；適應性自然密度劃分(AdNDP，用於多中心鍵分析)；模糊空間分析（計算原子模糊空間及交疊區域內的積分、原子重疊矩陣、離域/定域化指數，計算FLU、PDI和PLR芳香性指數）；電荷分解分析(CDA,ECDA)及繪製軌道相互作用圖；對任意實空間函式進行盆分析（獲得盆積分值、吸引子位置、電多極矩及定域化/離域化指數）；電子激發分析（電子-空穴分析、繪製躍遷密度矩陣圖、基於密度差的電荷轉移分析、計算Δr指數）。另外還包含數十種其它功能，比如RDG方法分析分子動力學中的弱相互作用、計算分子范德華體積、計算分子間軌道重疊積分、監控Gaussian的SCF收斂過程等、做簡單能量分解、計算HOMA及Bird芳香性指數、計算LOLIPOP指數衡量pi堆積能力、Yoshizawa電子傳輸路徑分析、繪製等化學禁止表面、分析Gaussian的極化率計算輸出、基於完全態求和計算極化率和超極化率、計算分子軌道間電/磁躍遷偶極矩、分析不同波函式間的軌道對應關係等等。
3. Multiwfn支持的實空間函式：電子密度，電子密度梯度的模，電子密度的拉普拉斯函式，軌道波函值，電子自旋密度，哈密頓動能密度K(r)，拉格朗日動能密度G(r)，原子電荷/核電荷的靜電勢，Becke和Tsirelson分別定義的電子定域化函式（ELF），Becke和Tsirelson分別定義的定域化軌道指示函式（LOL），局域信息熵，總靜電勢（ESP），約化密度梯度（RDG）及其promolecule近似版本，Sign(lambda2)*rho及其promolecule近似版本，交換相關密度，相關穴，相關因子，平均局部離子化能，源函式，電子能量密度，勢能密度，單電子有效勢等。用戶也可以很容易地自行編寫新的實空間函式在Multiwfn中使用。
亮點
(1) 功能非常全面。Multiwfn是迄今功能最全面最強大的波函式分析程式，它將各種波函式分析方法高度、有機地整合到了一起。除了幾個和NBO有關的分析外，所有最重要的波函式分析方法都可以僅靠Multiwfn一個程式來完成。同時Multiwfn的許多功能都是獨一無二的，無法靠任何其它現有程式實現。
(2) 非常易於使用。Multiwfn程式是互動式程式，界面設計得十分周到並且高度智慧型化，用戶完全不需要像使用大多數量子化學程式那樣需要編寫複雜的輸入檔案，而只要仔細按照螢幕提示一步步進行就行了，使用非常方便。大多數分析只需要敲幾個鍵就能輕鬆完成。另外，Multiwfn的輸出的信息簡明易懂，不會輸出一大堆只有內行甚至開發者才能搞明白的信息。並且手冊撰寫十分詳細，不僅介紹了所有功能、原理，手冊第四章還提供了60餘個的例子幫助用戶使用，其中涵蓋了多數Multiwfn的最主要的功能。
(3) 高效。Multiwfn的開發過程特別注重提高運算效率以及降低記憶體的使用。並且幾乎所有運算量大的部分都用OpenMP方法進行了並行化。對於計算較為耗時的波函式分析，Multiwfn的運算速度往往高於其它功能類似的程式一個甚至兩個數量級。
(4) 結果可直接可視化。對於需要可視化分析的波函式分析方法，Multiwfn會自動調用DISLIN圖形庫直接將結果繪製成圖像，這使分析過程大大簡化，這對於實空間函式的分析尤為重要，並且很多繪圖設定在Multiwfn中都允許由用戶自行調節。而大多數量子化學程式都做不到這一點，用戶往往得把數據進行處理後導入到第三方可視化程式里才能觀看，特別耗時、繁瑣。Multiwfn生成的圖像都可以直接導出到圖像檔案，解析度可隨意設定，支持的格式豐富，包括ps、eps、pdf、wmf、gif、tiff、bmp。
