DAISpY: A domain assignment and interface solution in pYthon for charge-transfer analysis

doi:10.1016/j.cpc.2026.110357

DAISpY: A domain assignment and interface solution in pYthon for charge-transfer analysis

2026-08-01

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Katharina Bogusławski *

DOI：10.1016/j.cpc.2026.110357

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理解电子激发态的空间特性，特别是区分局域激发和电荷转移（CT）贡献，对于激发态现象的分析至关重要。然而，常用方法通常依赖于方法特定的表示或隐式分区方案，限制了其在不同电子结构框架间的可重复性和可转移性。域分配与界面求解的Python工具（DAISpY，发音为daisy）提供了一个独立且格式无关的工具，用于基于域的激发态CT分析。该方法基于激发态的CI类振幅的一般表示，并将它们的贡献聚合到域→域CT矩阵中。轨道贡献被分配到用户定义的空间域中，从而实现分子片段间电子-空穴重新分布的直接且直观的映射。该形式论一致地处理单激发、双激发和四激发，同时保持归一化并避免重复计算。DAISpY被设计为一个模块化和可重复的分析框架，支持多种输入途径，包括电子结构检查点文件和便携数据表示。该实现独立于任何特定的量子化学软件包，确保了广泛适用性。程序概述：程序名称：DAISpY（域分配与界面求解的Python工具）CPC库链接到程序文件：（由技术编辑添加）开发者的仓库链接：https://gitlab.com/pybest-edev/ct-analysis许可条款：GNU通用公共许可证3（GPL）编程语言：Python（3.10+）带有C++17后端补充材料：示例数据集、教程笔记本和用户文档问题性质：在空间电荷重新分布方面解释电子激发态仍然具有挑战性，尤其是在区分局域激发与片段间电荷转移时。标准方法，如轨道检查、密度差异或人口分析，通常依赖于特定的电子结构实现，并且可能缺乏CT特性的可重复和可转移定义。此外，以CI类展开表示的激发态包含来自多个激发阶数的贡献，使得难以在不同计算流程中一致且片段分辨地量化电子密度如何在分子片段间移动。解决方案方法：DAISpY通过将CI类激发振幅映射到用户定义的空间域，提供了一个基于域的CT分析独立框架。分子轨道根据其原子贡献分配到域中，激发权重累积到CT矩阵中。该方法支持单激发、双激发和四激发，高阶贡献被一致地分解为有效单电子通道以保持归一化并避免重复计算。该实现是模块化和格式无关的，支持多种输入途径（HDF5检查点或便携数据目录），并提供CLI与Python API以及用于域定义和分析的图形界面。

Keyword:

Charge transfer

Electronic structure analysis

Post-Hartree-Fock methods

Excited-states

Wavefunction analysis

Molecule visualization

Software

Python

C plus plus

DAISpY: A domain assignment and interface solution in pYthon for charge-transfer analysis

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