静电嵌入网格适配多体分析（EE-GAMA）：一种精确模拟中性与带电分子团簇的电荷嵌入片段量子化学方法

本综述系统介绍了一种新型片段化量子化学方法——静电嵌入网格适配多体分析（EE-GAMA）。该方法通过空间网格化片段生成与静电嵌入（含GD/GI两种方案）相结合，在MP2/6-311G(d,p)水平上精准重现完整体系能量。研究证明EE-GAMA在中性水团簇和带电氢离子团簇中显著优于非嵌入GAMA方法，尤其GD嵌入方案在极化体系中展现卓越准确性，为大规模量子计算中嵌入极化与电荷转移效应奠定了重要基础。

　　

Highlight

片段化方案

基于片段化量子化学（FBQC）方法可大致分为两类：（i）基于包含-排除原理（IEP）的方法和（ii）基于多体展开（MBE）的方法。由于EE-GAMA的核心理论框架属于MBE类，我们在此简要介绍基于MBE的FBQC方法的原理。

MBE类方法采用自下而上策略。该过程首先生成代表完整体系局部区域的小型非重叠片段。

方法

本节我们简要概述EE-GAMA方法的方法学。由于EE-GAMA建立在GAMA方法的基础框架之上，我们首先介绍GAMA所采用的片段化策略，随后详细描述如何将静电电荷嵌入整合到GAMA中以发展EE-GAMA形式体系。为了成功将GAMA应用于任何分子体系，应遵循以下步骤：

GD与GI方案下GAMA1与EE-GAMA1的比较

为了评估EE-GAMA框架的性能，我们首先将其应用于中性水团簇，特别聚焦于（i）20水团簇（(H₂O)₂₀）的4种不同异构体和（ii）25水团簇（(H₂O)₂₅）的4种不同异构体，如图1和图S1所示。本研究中考虑的所有水团簇异构体的坐标均取自我们先前的工作，这些坐标也在SI（第S4节）中提供。所有完整体系参考、

GD与GI方案下GAMA1与EE-GAMA1的比较

为了进一步评估EE-GAMA框架的普适性，我们将分析扩展至带电分子体系，特别是氢离子团簇。这些体系以其强静电相互作用和由过量质子存在引起的增强极化效应而闻名，这使得它们比中性水团簇的模拟更具挑战性。在此类体系中，长程电荷-偶极和电荷-诱导偶极相互作用变得更为

结论与未来展望

在本研究中，我们介绍了EE-GAMA，这是一种整合了空间网格化片段化、系统性多体能量分解和静电嵌入的片段化量子力学方法。EE-GAMA使用三种电荷模型（CM5、Mulliken、Hirshfeld）和两种嵌入方案（GD和GI）应用于中性水和氢离子团簇，同时还采用了包含HF层以捕获长程相互作用的两层变体（EE-GAMA2）。在大多数体系中，