说明：本文华算科技将系统阐述COHP与ICOHP的定义、图谱解读方法、数据应用，并结合文献案例进行深入分析。
COHP与ICOHP是什么？
在计算材料科学和量子化学领域，深入理解固体材料中原子间的化学键合作用是预测和设计新材料的关键。为了超越传统的电荷密度或电子局域函数（ELF）分析，研究者们开发了更为精细的工具来剖析化学键的能量构成和强度。
其中，晶体轨道哈密顿布居（Crystal Orbital Hamilton Population, COHP）及其积分形式（ICOHP）作为一种强大的分析方法，能够提供能量分辨的化学键信息，已成为连接电子结构与材料宏观性质的重要桥梁。
COHP（晶体轨道哈密顿布居）：是一种通过密度泛函理论（DFT）等电子结构计算来可视化和分析固体中原子间化学键性质的工具。
其核心思想是将系统的总能带结构能量，分解到每一对原子（或轨道）的相互作用贡献上，并以能量为函数进行展示。
一张COHP图谱绘制的是COHP值随能量（E）变化的曲线，即COHP(E) vs. E。这幅图谱就像是化学键的“指纹”，清晰地揭示了在不同能量区间，原子间的相互作用是成键（Bonding）、反键（Antibonding）还是非键（Non-bonding）性质。
成键贡献：通常由负的COHP值表示，意味着该能量范围内的电子态有助于将原子拉近，对化学键的形成有稳定化作用。
反键贡献：由正的COHP值表示，意味着该能量范围内的电子态会削弱原子间的连接，对化学键有去稳定化作用。
非键贡献：COHP值接近于零，表示该能量范围的电子态对这对原子间的键合几乎没有影响。
这种能量分辨的能力使得COHP能够精确地指出哪些轨道在哪个能量区间对成键或反键起主导作用。
DOI：10.1039/C6CP01394E
ICOHP（积分晶体轨道哈密顿布居）：为了从COHP曲线中获得一个定量的化学键强度指标，研究者们引入了积分晶体轨道哈密顿布居。ICOHP的定义是将COHP(E)曲线从负无穷（或计算的最低能量）积分到费米能级（EF）。
这个积分值代表了所有被占据的电子态对特定化学键总的能量贡献。因此，ICOHP值成为了一个衡量化学键净强度的有效描述符。一个更负的ICOHP值，意味着成键贡献远大于反键贡献，从而代表了一个更强的共价键。
虽然ICOHP值不能直接等同于键能，因为它忽略了核–核排斥等因素，但它为在相同或相似体系中比较不同化学键的相对强度提供了一个非常可靠的半定量依据。
DOI：10.1038/s41467-022-28083-4
文献案例分析
在复杂的金属间化合物（如Al₁₃TM₄，TM=过渡金属）中，识别出起决定性作用的化学键是理解其结构稳定性的关键。通过COHP分析，研究者可以分别计算TM-Al、Al-Al等不同原子对的COHP曲线和ICOHP值。
分析结果常显示，TM-Al键的ICOHP值远比Al-Al键的ICOHP值更负，表明异核原子间的强共价相互作用构成了该材料稳定的主要骨架，而同核Al-Al键的贡献相对次要。
DOI：10.3390/cryst8050225
在多相催化领域，理解催化剂表面与反应物分子的键合强弱至关重要。例如，在研究CO在金属表面的吸附时，可以计算表面金属原子与C原子之间的-COHP图谱。
费米能级以下成键态的填充程度，以及ICOHP的负值大小，可以直接量化吸附强度。通过比较不同晶面或不同金属催化剂的ICOHP值，可以筛选出对目标分子具有最优吸附活性的催化剂材料。
DOI：10.1038/s41467-022-35050-6
结论
COHP和ICOHP分析方法作为从第一性原理计算中提取化学键信息的强大工具，为我们提供了超越静态图像的、能量分辨的化学洞察力。
从定性判断成键与反键的分布，到半定量比较化学键的强度，再到揭示材料在外界条件下的响应机制，COHP/ICOHP分析已经成为现代材料设计和物性理解中不可或缺的一环。
掌握这一分析利器，将极大地增强研究者从复杂的电子结构数据中挖掘核心化学规律的能力。
