分子物性（qc.prop）

分子物性（`qc.prop`）#

収束した波動関数は終わりではなく、解析の出発点です。原子電荷は？結合はどこにあり、どれだけ強いか？環は芳香族か？求電子剤はどこを攻撃するか？qc-rs はこれらに、組み込みの大規模な分子物性スイート — Python を離れずに使える Multiwfn クラスの波動関数解析 — で答えます。この短いページはスイートの構成を説明します;続く各章が各ファミリを扱います。

`qc.prop.<group>.<leaf>` 名前空間#

すべての物性は qc.prop.<group>.<leaf> にあり、14 のテーマ別グループに整理されています:

グループ	内容
`chrg`	原子電荷（Mulliken, Löwdin, Hirshfeld, NPA, CM5, ADCH, MBIS, …）
`bond`	結合次数・原子価（Mayer, Wiberg, IBSI, fuzzy, multicenter）
`mpol`	電気モーメント（双極子・四重極）と原子分極率
`qtaim`	QTAIM（Bader）トポロジー、臨界点、ベイスン積分
`elf`	ELF/LOL のベイスンとドメイン
`arom`	芳香族性指標（HOMA, BIRD, FLU, PDI, MCI, …）
`cdft`	概念 DFT 反応性と Fukui 関数
`orb`	軌道組成・局在化・指標
`nbo`	NBO / IAO / IBO 解析
`spin`	スピン密度と ⟨S²⟩
`esp`	表面上・核位置での静電ポテンシャル
`spec`	軌道 DOS、HOMO–LUMO ギャップ、バンド中心
`mesh`	グリッド上の実空間場（NCI, IGM, キューブ出力）
`geom`	幾何解析（RDF, 回転定数, 表面積）

続く 6 章が最もよく使うファミリを辿ります:電荷と結合次数、 QTAIM と ELF、弱い相互作用、芳香族性、概念 DFT 反応性、スペクトルと DOS。

等価な 2 つの形式#

すべての物性は関数形式とメソッド形式を持ち、これらは同一なので、コードで読みやすい方を使えます:

import qc
water = "O 0 0 0.117; H 0 0.757 -0.469; H 0 -0.757 -0.469"
m = qc.chk.new(atom=water, ao="cc-pvdz", unit="angstrom").scf(ref="r").run()

qc.prop.chrg.hirshfeld(m)     # 関数形式
m.prop.chrg.hirshfeld()       # メソッド形式 — 同じ結果

同じ値を返します（検証済み:どちらも O 電荷 −0.32191159）。

遅延評価・キャッシュ・一括計算#

物性は要求時に計算され、波動関数の内容ハッシュでキャッシュされます — 同じ物性を 2 度求めれば 2 度目は無料で、密度を変える SCF を再実行するとキャッシュは自動的に無効化されます。これらの管理は不要です。

まとまった物性が欲しいと最初から分かっているなら、SCF に scf(prop=...) で一括に計算させます:

m = qc.chk.new(atom=water, ao="cc-pvdz", unit="angstrom").scf(ref="r", prop=True).run()
# prop=True は標準バンドルを計算;prop=<プリセット名> や prop=[<refs>] で計算対象を選ぶ

まず必要なもの#

ほぼすべての物性は収束した SCF（密度と軌道）を必要とします — なのでパターンは常に「.scf(...).run() してから物性を求める」です。いくつかのグリッドベースの解析（QTAIM, ELF, 実空間場）は電荷より重いですが、それでも 1 回の呼び出しで、ただ遅いだけです。では、最も一般的な問い — 電荷はどこにあるか — から始めましょう。