理解分子或原子間相互作用的強(qiáng)度、作用的位置，以及作用的本質(zhì)，是理論化學(xué)研究的最核心問題之一。早期的研究手段主要著眼于計算相互作用能和考察幾何結(jié)構(gòu)，而后來誕生了許多可視化研究相互作用的方法，它們大多基于實空間函數(shù)定義，在展現(xiàn)化學(xué)體系中的相互作用方面十分生動直觀，能夠以不同角度揭示相互作用的內(nèi)在特征，還能解釋或預(yù)測相互作用強(qiáng)度，與基于能量和幾何結(jié)構(gòu)的分析方式起到了關(guān)鍵性的互補。這些基于實空間函數(shù)的相互作用可視化分析日趨流行，如今已成為了研究相互作用不可或缺的手段，還為結(jié)構(gòu)化學(xué)教育提供了生動素材。
近期，北京科音自然科學(xué)研究中心的盧天應(yīng)Angewandte Chemie編輯的邀請，專門發(fā)表了綜述文章，系統(tǒng)且深入淺出地介紹了各種基于實空間函數(shù)定義的主流的可視化相互作用方法，并給出了豐富的應(yīng)用實例以充分展現(xiàn)它們的實際意義和價值，例子涵蓋了分子、團(tuán)簇、晶體等各種體系。在非共價相互作用部分，文中著重介紹了近年來很流行的考察分子復(fù)合物和晶體中弱相互作用的NCI、IRI、IRI-p、IGM、IGMH方法、最新發(fā)展的mIGM方法、能夠考察動態(tài)環(huán)境中相互作用的aNCI和amIGM方法，還介紹了Hirshfeld表面分析、靜電勢分析、范德華勢分析。在共價相互作用部分，文中介紹了研究這方面最重要的一系列實空間函數(shù)：ELF、LOL、LOL-p、電子密度拉普拉斯函數(shù)、變形密度、價層電子密度。通過本綜述，廣大化學(xué)研究者可以較為容易、完整地了解上述相互作用可視化研究方法的基本特征和實際應(yīng)用，并且文章還討論了這些方法之間的相互聯(lián)系。
本文還簡要介紹了盧天開發(fā)的功能豐富的Multiwfn（http://sobereva.com/multiwfn）電子波函數(shù)分析程序。此程序是唯一可以實現(xiàn)所有本文介紹的分析方法的程序，并具有免費、高效、靈活、易用的優(yōu)點，已在計算化學(xué)領(lǐng)域被廣泛使用，并對相互作用可視化分析的普及起到了重要的推動作用。 論文信息 Visualization Analysis of Covalent and Noncovalent Interactions in Real Space Tian Lu Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202504895
