結晶中の分子の双極子と四重極のモーメント：Hirshfeld Surfaces上の統合に基づく新しいアプローチ

エレガントな式は、配向分子表面で評価された静電ポテンシャルと電界を使用して、分子の双極子および四重極モーメントの計算に導き出されます。これらの式は、さまざまな分子結晶に適用され、分子中の原子の量子理論の結果と比較され、Hirshfeld表面に実装されています。分子間相互作用の効果は、周期的なハートリーフォック電子密度から導出された静電モーメントと、非相互作用分子の重複に起因する電子密度の違いを調べることによっても調査されます。水素結合分子結晶の双極子モーメントの強化は通常30％〜40％であり、分配スキームとは大きく依存しないことが示されています。Hirshfeld Surfacesから計算された双極子モーメントは、これらの分子のゼロフラックス表面と比較して、Hirshfeld表面の翻訳に起因する結果であるゼロフラックス表面からのものを体系的に過小評価しています。アセチレンとベンゼンの場合、結晶の計算と非相互作用分子の合計との違いは小さく、両方の分割スキームが四重極と2番目のモーメントをもたらし、密接な一致をもたらします。

Elegant expressions are derived for the computation of dipole and quadrupole moments of molecules using the electrostatic potential and electric field evaluated on an oriented molecular surface. These expressions are implemented for Hirshfeld surfaces, applied to various molecular crystals, and compared with the results from the quantum theory of atoms in molecules. The effect of intermolecular interactions is also explored by examining the differences between electrostatic moments derived from a periodic Hartree-Fock electron density and an electron density resulting from a superposition of noninteracting molecules. The enhancement of the dipole moment for hydrogen bonded molecular crystals is typically 30%-40% and shown to be largely independent of the partitioning scheme. Dipole moments calculated from Hirshfeld surfaces systematically underestimate those from zero-flux surfaces, a result attributed to the translation of the Hirshfeld surface relative to the zero-flux surfaces for these molecules. For acetylene and benzene, the differences between a crystal calculation and the sum of noninteracting molecules are small, and both partitioning schemes yield quadrupole and second moment results in close agreement.