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基于分子轨道理论的三个基本近似的物理模型。采用一组单电子函数——个分子轨道波函数来描述电子数为偶数的分子的电子运动状态，即最小能量原理。其原理是将电子按从较低轨道能级到较高轨道能级的顺序配对进入每个分子轨道。
1。要预测反应性，请使用MS、Gaussian 或VASP 中的DMol3 模块来提供整个系统的分子轨道信息。对于反应，可以利用前沿轨道理论的对称守恒原理来确定反应发生的区域。例如：
自然纳米技术13, 411417 (2018)。
2. 对于单个分子，有助于确定电子跃迁的可能性。一般来说，HOMO轨道的值越高，越容易向受体提供电子。 LUMO 越低，电子越容易跃迁。接收电子；相应的HOMO-LUMO能隙（实际上，能带是相同的概念，但能带最多指周期系统，意味着HOMO-LUMO能隙通常比较低）。分子容易发生化学反应。事实上，电子从HOMO 到LUMO 的跃迁是整个系统中所有可能的跃迁中最简单的。 HOMO-LUMO间隙越大，其他跃迁所需的能量越小。在HOMO到LUMO的转变中，需要吸收的光能量越大，吸收波长越短，越不可能或不太可能跃迁，光化学活性越低。
3. 这里我们解释了如何计算小分子以及如何进行计算。今天我们将使用VASP来计算N2分子的HOMO和LUMO（如果你想要更准确的结果，常见分子的HOMO、LUMO大多采用高斯分布计算）。可以使用高斯计算）
该图显示了N2 分子的轨道构型。 2pz 键合轨道对应于HOMO，* 反键合轨道对应于LUMO。
4.VASP计算HOMO LUMO
4.1 INCAR 准备由于这是静态计算并且需要WAVECAR，因此必须按如下方式更改INCAR 参数。
新南威尔士州=0
LWAVE=.TRUE。
ISPIN=1 #N2 分子没有磁矩，所以我们关闭自旋
#其他计算参数不变
4.2 提交作业，完成后查看OUTCAR，从末尾直接向上滚动（键盘上按Shift+G自动跳到末尾）
图中，band No对应能级序号，band energy对应能级位置，number of ocemptions对应占用数。占用人数通常为0 1 2（我是。）。由于我们关闭了自旋，这里2）如果分子系统中有分数，则需要小心是否有任何错误。更多信息请参见师兄科研网O2计算部分。对于金属系统，可能存在部分占用。
结合上面的分子轨道能级图，我们得到以下结果。
可以看出，能带3和4具有相似的能量，并且是简并能级。这对应于上图中的2px 和2py 轨道。能带5 对应于最高占据态，即图中的2pz 轨道。 HOMO，能级对应-10.0371 eV。能带5中的占据数为2，能带6和7为空占据态并且具有相似的能级，对应于2px和2py反键轨道。在上图中，这两个轨道也是简并的。这是最高未占态LUMO，对应的能级为-2.0165 eV，较低能级为能带8，对应上图中的2pz轨道。事实上，我们最终看到的是能带5 和能带6 或7，HOMO-LUMO 能隙=8.02 eV。
5 HOMO LUMO 可视化
#使用通用vaspkit。配置vaspkit的方法已经解释过了，这里引用一下。
我过去推荐过的
服务器如何调用vaspkit等脚本？
输入vaspkit，输入511——，输入1——5——，得到第一个能带5个的，以此类推得到能带6个的。
下载获得的WFN_REAL_B0005_K0001.vasp文件，直接拖入VESTA中绘制，如下所示。如果后续想要获得多个能带，请按照以下步骤依次绘制。
上图对应HOMO，下图对应LUMO
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