理解分子或原子间相互作用的强度、作用的位置，以及作用的本质，是理论化学研究的最核心问题之一。早期的研究手段主要着眼于计算相互作用能和考察几何结构，而后来诞生了许多可视化研究相互作用的方法，它们大多基于实空间函数定义，在展现化学体系中的相互作用方面十分生动直观，能够以不同角度揭示相互作用的内在特征，还能解释或预测相互作用强度，与基于能量和几何结构的分析方式起到了关键性的互补。这些基于实空间函数的相互作用可视化分析日趋流行，如今已成为了研究相互作用不可或缺的手段，还为结构化学教育提供了生动素材。

近期，北京科音自然科学研究中心的卢天应Angewandte Chemie编辑的邀请，专门发表了综述文章，系统且深入浅出地介绍了各种基于实空间函数定义的主流的可视化相互作用方法，并给出了丰富的应用实例以充分展现它们的实际意义和价值，例子涵盖了分子、团簇、晶体等各种体系。在非共价相互作用部分，文中着重介绍了近年来很流行的考察分子复合物和晶体中弱相互作用的NCI、IRI、IRI-p、IGM、IGMH方法、最新发展的mIGM方法、能够考察动态环境中相互作用的aNCI和amIGM方法，还介绍了Hirshfeld表面分析、静电势分析、范德华势分析。在共价相互作用部分，文中介绍了研究这方面最重要的一系列实空间函数：ELF、LOL、LOL-p、电子密度拉普拉斯函数、变形密度、价层电子密度。通过本综述，广大化学研究者可以较为容易、完整地了解上述相互作用可视化研究方法的基本特征和实际应用，并且文章还讨论了这些方法之间的相互联系。

本文还简要介绍了卢天开发的功能丰富的Multiwfn（http://sobereva.com/multiwfn）电子波函数分析程序。此程序是唯一可以实现所有本文介绍的分析方法的程序，并具有免费、高效、灵活、易用的优点，已在计算化学领域被广泛使用，并对相互作用可视化分析的普及起到了重要的推动作用。

Visualization Analysis of Covalent and Noncovalent Interactions in Real Space

Tian Lu

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202504895