通过差分电荷密度图可以很直观地看出体系中各原子的成键情况、电荷聚集(accumulation)/损失(depletion)的具体空间分布、成键的极性强弱。从而有助于理解吸附过程。

Materials Studio中CASTEP‍模块可以通过设置片段，自动计算差分电荷密度；DMol3模块需要计算吸附前催化剂、吸附后催化剂和吸附物种的电荷密度，再手动处理，得到二次差分电荷密度。

我们将和大家分享如何使用Materials Studio中CASTEP模块计算CO分子吸附在Pd(110)表面的电荷差分密度。

计算步骤

(1) 首先需要对已结构优化好的体系定义分子片段；

在优化后的结构中，选中C和O原子。在Edit / Edit sets对话框里，点击New。在Define New Set对话框里，必须严格输入“CO DensityDifference”，按下OK。（不必定义Pd表面，因为CASTEP会自动假设剩下的原子在计算电荷密度差时是排除在考虑之外的）

(2) 计算差分电荷密度；

选择工具条中的CASTEP/Calculation 。由于已经对体系运行过几何优化，所以现在只需要对体系执行单点能计算以得到电荷密度的变化。把Task的内容改为Energy。选择Properties /Electron density difference。勾选上Both atomic densities and sets of atoms。单击Run按钮，开始计算。

(3) 显示差分电荷密度。

打开文件夹内的.xsd文件。选择CASTEP/Analysis。选择Electron density difference。勾选上View isosurface on import，取消选择Use atomic densities。按下Import 按钮。

若要改变等密度面的大小，通过Display Style中Isosurface标签进行修改。把Isovalue的值设为0.05 并选上+/-。这时同时显示了两个等密度面，蓝色区域显示了电子密度是增加的，相反，黄色区域是减少的。

通过显示电子密度的二维切片可以进一步地看到成键的变化。选择菜单栏里的View | Toolbars | Volume Visualization，使其在工具栏中显示。选择Create Slices 工具的下拉箭头，选择与B & C Axis 平行的切片。点击并选中二维切片。按下Shift和Alt键，右击鼠标键，便可移动二维切片。

调整切片的数据范围，改变显色机制，更容易区分缺电子区域和富电子区域。点击并选中切片。选择Volume Visualization工具条中的Color Maps工具。把Spectrum的值改为Blue-White-Red。把From的值设为-0.2，To的值设为0.2，Bands的值设为16。