import hfscf
import numpy as np

def SCF (r = 1.4632, Z=[1,1], b1 = hfscf.GTO["H"], b2 = hfscf.GTO["H"], b = 3):
    
    # Происходит задание центров атомов
    R = [0, r]

    # Генерируем матрицу перекрывания S
    s_scf = hfscf.S(R, b1, b2, b)
    
    # Генерируем гамильтониан H для оператора Фока 
    h_scf = hfscf.H(R, Z, b1, b2, b)
        
    # Диагонализируем матрицу S 
    # Так, находим диагональную матрицу Х (X = S^(-1/2)
    # Xa - сопряженно-транспонированная матрица
    X = hfscf.diagon(m=s_scf)
    Xa = X.getH()
    
    # Создаем матрицу плотности
    p_scf = np.matrix([[0,0],[0,0]], dtype=np.float64)
    
    # Проверяем сходимость SCF (итеративно заполняем матрицу F, диагонализируем, проверяем разницу)
    for iteracion in range(50):
        
        # Расчет двухэлектронной части матрицы Фока (G)
        # Генерация матрицы Фока F, F = H + G
        g_scf = hfscf.G(r, p_scf, b1, b2, b)
        f_scf = h_scf + g_scf
        
        # Теперь делаем матрицу F', F' = X_adj * F * X
        f_tra = Xa * f_scf * X
        
        # Диагонализируем матрицу F' с последующей генерацией C'
        c_tra = hfscf.diagon2(m=f_tra)
        
        # Построение матрицы коэффициентов C, C = X * C'
        c_scf = X * c_tra
        
        # Из матрицы C строим матрицу Р
        # Пересчитываем матрицу плотности P
        p_temp = hfscf.P(C=c_scf)
        
        print("Завершил " + str(iteracion + 1) + " итерацию.\n")
        
        # Происходит проверка сходимости
        if np.linalg.norm(p_temp - p_scf) < 1E-4: 
            print("SCF сошлось!")
            return {"S":s_scf,"H":h_scf,"X": X,"F":f_scf,"C":c_scf,"P":p_temp}
        else:
            p_scf = p_temp
    print("SCF НЕ сошлось.")
    return {"S":s_scf,"H":h_scf,"X": X,"F":f_scf,"C":c_scf,"P":p_temp}

S - матрица перекрывания,
F - матрица Фока,
X - диагональная матрица,
H - гамильтониан для оператора Фока,
C - матрица коэффициентов

orbitals = SCF()

Завершил 1 итерацию.

Завершил 2 итерацию.

Завершил 3 итерацию.

Завершил 4 итерацию.

Завершил 5 итерацию.

Завершил 6 итерацию.

Завершил 7 итерацию.

SCF сошлось!

orbitals

{'S': matrix([[0.99999999, 0.63749012],
         [0.63749012, 0.99999999]]),
 'H': matrix([[-1.09920375, -0.91954841],
         [-0.91954841, -1.09920375]]),
 'X': matrix([[ 0.55258063,  1.17442445],
         [ 0.55258063, -1.17442445]]),
 'F': matrix([[-0.34684107, -0.57771139],
         [-0.57771139, -0.34684028]]),
 'C': matrix([[ 0.55258114, -1.17442421],
         [ 0.55258013,  1.17442468]]),
 'P': matrix([[0.61069182, 0.61069071],
         [0.61069071, 0.6106896 ]])}

Рисуем 1D график

hfscf.orbital(orbitals['C'])

Рисуем 2D график

hfscf.orbital2D(orbitals['C'], orbitals['X'], orbitals['F'])

На картинке выше мы видим 2 орбитали (связывающая слева и разрыхляющая справа, по-видимому)

orben = hfscf.ener_orbs(orbitals['X'], orbitals['F'])
el_en = hfscf.ener_elec(orbitals['P'], orbitals['H'], orbitals['F'])
tot_en = hfscf.ener_tot(elec=el_en)

print('Энергии орбиталей:\t\t\t' + str(orben[0]) + ' и ' + str(orben[1]))
print('Электронная энергия молекулы:\t\t' + str(el_en))
print('Полная энергия молекулы:\t\t ' + str(tot_en))

Энергии орбиталей:			-0.5646153594583118 и 0.6368673980935621
Электронная энергия молекулы:		-1.7974485548087507
Полная энергия молекулы:		 -1.1140149845517797