计算量子化学

当前,在国际上量子化学计算方法已广泛用于化学研究的各个领域,并成为量子化学研究的重要组成部分。近年来,我国科学工作者在量子化学计算方法及其应用的研究中取得了较大进展。《计算量子化学》一文深入浅出,简明扼要地介绍了这方面工作的概况和作者自己的部分工作。     

环氧乙烷与胺基离子反应的过渡态的量化研究

我们用量子化学从头算MO法研究了环氧乙烷同胺基离子的反应:C_2H_4O NH_2~-→NH_2CH_2CH_2O~-。首先用Murtagh-Sargent提出的可变尺度法优化了该反应的反应物和产物的几何构型,这个优化方法使用了基于从头算STO-2G基组的能量梯度技术。依据有机化学的实验事实,假设进攻试剂NH_2~-从氧原子的背面逼近环氧乙烷的一个碳原子(反式进     

磁场下K_4[Fe(CN)_6]·3H_2O的穆斯堡尔谱

福井谦一提出的内禀反应坐标(IRC)是迄今为止可以求得与坐标系选择无关的化学反应途径的唯一的量子化学方法。诸熊奎治建议了一种数值法解微分方程组以求得IRC。因此他提出了一个实际可行的求IRC的方法,并用这种方案用从头计算法研究了一些化学反应的途径(IRC),(例如HCN至HNC的重排反应)。从理论角度看,将他建议的方案推广到任何半经验自洽场方法都不存在困难,只要能精确求得解析形式的能量梯度。我们把他的方案推广     

大分子和凝聚相体系的快速量子化学计算:普适的基于能量的分块方法的发展和应用

大分子和凝聚相体系的量子化学计算是理论化学的挑战之一,为了处理实验研究中越来越复杂的体系,线性标度的量子化学方法发展一直是理论研究的热点.由于简单有效且易于推广,基于能量的分块方法近十几年来得到较快的发展.本文主要介绍本课题组的普适的基于能量的分块量子化学方法的发展和应用,包括大体系的基态能量、结构和性质、局域激发态的计算方法及周期性体系的算法.该方法有望应用于多种类型的大体系(包括团簇、超分子、生物体系、分子晶体和溶液等)的能量、结构、振动光谱、核磁化学位移及电子吸收光谱等性质的计算.     

Al_2~+和Al_3~+的量子化学从头计算研究

金属铝在冰晶石熔盐中有一定的溶解度。在铝电解生产过程中,金属铝部分溶入熔盐扩散至阳极氧化损失,是电流效率下降的主要原因。金属铝在冰晶石熔盐中的存在状态,迄今为止众说纷纭。我们用Monte Carlo法对冰晶石熔体结构作了计算机模拟,根据模拟结果构筑量子化学计算用模型,将Al原子“置”入熔盐模型的空穴中,用量子化学EHMO方法研究     

(Li_4·Li_2H_2)_x链的量子化学从头计算

熔盐-金属界面的电子结构,迄今尚无认真的研究工作。作者之一曾用量子化学计算研究过熔盐-液体金属溶液的电子结构,证明金属原子和金属离子间有电子迁移并形成原子簇离子。用量子化学方法探讨熔盐-金属界面的电子结构,应是一种有益的尝试。     

荷电铂活化CO的原子簇研究

过渡金属催化中,金属荷电性质与催化活性的关系目前已引起人们的重视。本文用已合成出的铂羰基金属原子簇作为铂金属活化一氧化碳的模型,利用Hoffmann的EHMO方法进行量子化学计算,对该问题进行了初步的探讨。     

熔盐中Nd~(2+)和Nd~(3+)相互作用的量子化学研究

稀土金属Nd溶入NdCl_3熔盐中造成的冰点下降表明,Nd在NdCl_3熔盐中可能形成二价离子Nd~(2+)。我们用量子化学计算也肯定了这种可能性。我们以前的工作曾证明,金属溶入熔盐中常形成原子簇离子。为了判明Nd~(2+)是否可能与周围的Nd_(3+)形成原子簇离子,我们用量子化学SCF DVX_α方法研究Nd~(2+)和Nd~(3+)     

H_2在石墨(0001)面上解离吸附的ab initio势能面

一、引言 实验上发现,某些金属表面由于结炭生成石墨单原子层而使催化剂活性降低以致失效,但对其机理尚不清楚;另外,氢-石墨体系的反应在能源开发和利用方面占有重要地位。因此,对H_2-石墨体系反应动力学的研究引起了人们的兴趣。Demidovich等用EPR技术研究了H_2在石墨表面上解离吸附的过程,Balooch等用表面分子束技术对其逆过程即双氢原子在石墨表面上的复合反应进行了研究。对H_2在石墨表面上的解离吸附进行量子化学计算     

关于发展量子化学的建议

1987年是量子化学诞生60周年,在这一年召开了我国的第三届量子化学会议.大家都以喜悦的心情回忆着过去,并思索着未来.为此本文就如何进一步发展我国量子化学科研工作的有关问题提出一些建议.     

关于Zn_2~(2+)和Zn~+离子的相对稳定性

我们曾用二次离子质谱实验和量子化学计算研究Mg_2~(2+)和Mg~+的相对稳定性,得到实验与计算一致的结果。本文报道我们用类似方法对Zn_2~(2+)、Zn~+相对稳定性的研究结果。     

5-取代丙二酸亚异丙酯的结构研究——5-(苯亚甲基)-2,2-二甲基-1,3-二氧杂环己烷-4,6-二酮的晶体结构和电子结构以及分子力学构象分析

近年来丙二酸亚异丙酯被广泛地用于有机合成,文献[1]至[4]报道了5-取代丙二酸亚异丙酯新的合成方法,文献[5]提出了六元环(1,3-二氧杂环-4,6-二酮)中有2,2,5,5位取代基时为椅式构象。为了解释5-取代丙二酸亚异丙酯的核磁共振谱,我们测定了它们的晶体结构。本文报道了C_(13)H_(12)O_4(在5-取代位上有双键)的结构测定、量子化学CNDO/2计算,讨论了该化合物的反应性能,以及用分子力学进行了构象分析。     

具有辛群对称性的一类n电子波函数的研究

用辛群群链建造的n电子波函数构成n电子波函数空间中的完备集合。从这一完备集合出发,可以对量子化学中的一些理论问题,例如N表示,约化密度矩阵的本征值,波函数的自然展开等进行更深入的讨论,也可为量子化学计算提供新的方法。我们对该完备集中的一类函数     

GaCl3催化下1,6-烯炔类骨架重组的反应机理

用量子化学B3LYP/6-31G*方法研究了GaCl₃催化下1,6-烯炔骨架重组生成1-乙烯基环戊烯的反应机理. 计算得到了该反应的反应物、过渡态及产物的几何优化构型及各驻点的能量, 进行了振动频率计算, 所有的过渡态都通过振动分析和IRC计算而得以确认. 结果表明: 反应分多步进行, 每步的活化能垒都较低; 整个反应过程主要是通过形成含有三中心两电子键的三元环状区域完成的; 反应具有明显的立体选择性, 顺式构型的1,6-烯炔将主要生成顺式构型的1-乙烯基环戊烯, 与实验现象完全吻合.     

多环芳烃致癌性K、L区理论的新解释

用量子化学理论计算的方法来研究致癌物的结构和活性关系是量子生物学的核心课题之一。我们在前人工作的基础上,用HMO法在国产DJS-131小型计算机上使用BASIC语     

第六周期原子轨道的STO-GTO展开

用Slater型轨道(STO)近似代表原子轨道、用一组Gaussian轨道(GTO)的线性组合逼近STO以计算各类分子积分,已成为从头计算等非经验的量子化学计算方法中广泛采用的做法。     

CO_2分子力常数和简正频率的理论计算

在大气分子光谱的研究中,简正频率的确定是一个基本而重要的工作。过去人们都是由实验来测定,本文用量子化学的“从头计算法”计算了CO_2分子的力常数和简正频率。与实验资料比较表明,计算结果基本上是令人满意的。     

异类分子间电子转移过程内重组能的研究

电子转移反应与许多化学及生物体系的重要过程有关,是近年来非常活跃的研究领域.按照Marcus理论,电子转移速率可以由Fermi的Golden规则表示如下:式中V是电子耦合矩阵元,△G~0是电子转移反应的标准自由能,λ是反应的总重组能.λ=λ_v λ_s,内部重组能λ_v、来源于反应体系内部的振动及弛豫的贡献,溶剂重组能λ_s来源于溶剂分子在电子转移前后的极化和重新取向.电子耦合矩阵元V可通过量子化学计算得到;内重组能和溶剂重组能通常由电子转移速率k,驱动力-△G~0的测定值拟合得到,但得到的并非唯一解,还需参考其他结果来加以判断.Gould等人研究了D为简单的芳烃化合物,A为9,10二氰基蒽(DCA)时D~ A→D A的复合电子转移过程,表明用相同的实验数据拟合可得到不同的λ_v值.Clos等人在研究分子内电子转移速率时也曾指出,对不同分子体系采用相同的内重组能是值得怀疑的,但由于缺乏直接测定λ_v的有效手段,他们在若干不同体系中仍采用相同的λ_v值.由此可见,用量子化学方法研究重组能具有重要的意义.     

理论势函数的网络表示研究

提出用网络表示理论势函数的模型 .用量子化学从头计算方法计算熔盐体系离子间势 ,用Born-May er-Huggins经验势函数表达网络势的物理意义 ,用反传人工神经网络校正经验势近似 ,表达其偏差部分 .初步结果表明理论势函数网络可供熔盐体系计算机模拟参考     

理论势函数的网络表示研究

提出用网络表示理论势函数的模型 .用量子化学从头计算方法计算熔盐体系离子间势 ,用Born_May er_Huggins经验势函数表达网络势的物理意义 ,用反传人工神经网络校正经验势近似 ,表达其偏差部分 .初步结果表明理论势函数网络可供熔盐体系计算机模拟参考