ボロノイ変形密度

ボロノイ変形密度（VDD）は、分子の原子電荷分布を計算してその化学的性質に関する情報を提供するために計算化学で用いられる手法である。この手法は、ボロノイセルとしてモデル化された重なり合わない原子領域に空間を分割し、それらのセル内の変形密度（つまり、電子密度が非結合原子の電子密度とどの程度異なるか）を計算することに基づいている。^[1]

原子AのVDD電荷Q _Aは、原子Aのボロノイセルの体積にわたって、その原子から分子が形成される際に生じる変形密度 ∆ ρ ( r ) = ρ ( r ) – Σ _B ρ _B ( r ) の（数値）積分として計算されます。

${\displaystyle Q_{A}=-\int \limits _{{\text{ボロノイセル }}A}{\Big (}\rho (\mathbf {r} )-\sum _{B}\rho _{B}(\mathbf {r} ){\Big )}d\mathbf {r} }$

原子 A のボロノイセルは、原子核 A とその隣接原子核の間のすべての結合軸上にあり、かつそのすべての結合軸に垂直な結合中平面によって囲まれた空間の区画として定義されます (結晶のウィグナー・ザイツセルを参照)。したがって、原子 A のボロノイセルは、他のどの原子核よりも原子核 A に近い空間領域です。さらに、ρ ( r ) は分子の電子密度であり、Σ _B ρ _B ( r )は、すべての原子が中性である状況に関連付けられている、化学相互作用のない架空のプロ分子の 原子密度ρ _{Bの重ね合わせです。}

原子電荷は物理的に観測可能なものではないことに注意してください。しかし、分子内の電子密度分布を簡潔に記述および分析するための有用な手段であることが証明されており、これは分子の挙動を理解する上で重要です。この点で、VDD 原子電荷Q _Aの利点は、解釈がかなり単純明快であることです。特定の原子 A に関連付けられた電荷の量を測定する代わりに、Q _{A は}、化学相互作用により原子 A のボロノイ セル (つまり、他のどの原子核よりも原子核 A に近い空間領域) から流出 ( Q _A > 0) または流入 ( Q _A < 0) する電荷の量を直接監視します。

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