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。     

计算技术在化学研究中的作用

计算机在化学中的应用始于五十年代,一般可归纳为计算、控制、存储和人工智能四方面。计算机在化学中的应用始于五十年代,一般可归纳为计算、控制、存储和人工智能四方面。计算功能的应用量子化学的发展,以及计算机容量和速度的急剧扩大,已使量子化学计算中半经验的分子轨道计算方祛程序化,并已出现了处理全电子的“从头计算”价键和分子轨道的更为严格的计算方法     

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.     

密度函数理论赢得化学家青睐

基于"哈特里-福克近似"的从头开始(第一原理)法,今天正被量子化学家们广泛应用于计算在缺乏或未知实验数据时的化学参数,目前,量子化学家们对代用从头开始技巧的兴趣与日俱增.这种代用技巧便是密度-函数理论,一种迄今仍被化学家们极大忽视的非哈特里-福克法.     

锕系元素化学键研究的新进展

最近,清华大学化学系理论与计算化学研究所李隽教授研究组在锕系元素化学键理论方面取得重要进展.该组博士研究生胡憾石采用相对论量子化学方法,对铀元素与     

金属原子簇化合物结构规律的探讨

近年来,金属原子簇化学有了迅速的发展。已合成出含有从三到三十多个金属原子的原子簇化合物,其中以含有三到六个金属原子的为最多。这对合成化学,催化理论,结构化学和量子化学的发展起着相当大的促进作用,因此,国内外在不断进行合成新的原子簇化合物实验     

物理化学的前沿

物理化学是一门理论紧密联系实际的科学.它主要包括三大部分:第一部分是物质结构、量子化学;第二部分是经典热力学和统计热力学;第三部分是化学动力学和电化学.化学动力学具有以时间为参数的     

利用定域分子轨道计算大分子性质的探讨

现代化学键理论中的两大分支,即分子轨道理论与价键理论,随着电子计算机技术的进步和量子化学计算方法的改进,自六十年代末期以来都有很大发展。然而从化学的传统观点出发,人们一直期望建立一种更完善的化学键理论,不但它的计算结果与实验数据相符合而且还具有物理图象上的直观性。分子轨道理论程序化的计算方法和价键理论明确的电子配对概念正好是互补的,但目前还不能简单的将两者融合成为统一的理论。两者的基本差别在于分子轨道的离域性与电子配对的定域性。由研究分子轨道的定域化而发展起来的定域分子轨道理论构成了两者之间的桥梁,对深入理解化学键的本质起着重要的作用。     

有机非线性光学材料：—面向21世纪的光学技术

一、有意义的π电子化学理论有机化学的历史始于19世纪中叶合成染料的问世。当时为了合成天然色素而进行常规试验,结果得到了许多品质优良的染料,这一意外的成就丰富了早期物理化学的理论。到了20世纪后,合成化学和理论化学在物理学光吸收理论和量子化学形成的基础上得以确立,从而进一步地促进了近代有机化学的发展。今天,许多尖端技术的基本理论相继从物理学的领域中     

(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。     

南京大学在理论化学上的系列突破

据国家自然科学基金委员会2006年1月26日报道，南京大学理论化学研究所在量子化学、分子动力学的基础理论和应用研究等方面取得了系列重要成果。     

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。     

超大单胞体系电子结构计算的负因子计数方法——定理及数值方法

一、引言 大分子的量子化学计算一直是一个很困难的问题。目前,无序体系(如非晶态材料、生物大分子)及超晶格体系引起了人们的极大兴趣。但是,由于这种复杂体系涉及到高阶的Hamilton矩阵(约1000×1000),因而使量子化学计算变得困难。对于一维无序长链体系,近年来发展的负因子计数(NFC)方法是一种非常有效的手段。为了给这种方法一个坚实的数学基础,我们在厄米矩阵的形式下严格地论证了负本征值定理,并在此基础上提出了求解超晶格紧束缚模型的数值方法。     

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.     

把VRDDO法直接用于高斯基函数简化量子化学从头计算

量子化学从头计算法有很重大的理论意义和实用价值,但因对中型分子(例如苯)而言,计算量就相当庞大,难以将它推广。由Popkie和Kaufman在1977年所发展的VRDDO法(可变保留双原子微分     

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     

烷基多环芳烃结构致癌活性关系的模式辨认探讨

根据生物代谢实验事实和代谢中产物量子化学参数的计算,借超热力学假定,我们以多环芳烃母体的结构致癌活性关系作为手段,证明了DNA互补碱对间的双官能横向股间交联对于完全致癌作用的重要性,定量地处理了外源物在体内的代谢致癌活化与降解脱毒之间发挥相反贡献的综合代谢过程,指出:化学致癌作用的机理,可能是股间的互补移码变异。上述     

编后记

为纪念著名的地质学家、大地构造学家张文佑教授逝世一周年,本期发表了张先生在病榻上总结口授的、由他的学生吴根耀系统整理成的《试论碰撞运动》一文,这是一篇高度概括的、反映张文佑晚年学术思想的代表作。随着电子计算机技术的进步和量子化学计算方法的改进,自六十年代末以来现代化学键理论有很大的发展。鄢国森教授在“科学家论坛”中对利用定域分子轨道计算大分子性质的问题作了探讨。傅孝愿、何福城、郝呜鸿、马新忠等也在“理论化学专栏”里分别介绍了他们的研究成就。这个专栏中罗久里的《从宏观非平衡热力学到随机热力学》评述了宏观非平衡热力学的成就,以及作为其辉煌成果的耗散结构理论等所面     

EuO的非相对论与相对论非局域密度泛函计算

稀土化学研究一直是实验和理论化学家感兴趣的课题.理论计算由于必须考虑相对论效应和相关能校正而变得非常复杂,迄今为止对稀土化合物的精确理论计算还相当少.人们相继发展了多种相对论计算方法,其中相对论膺势法和相对论密度泛函方法是用于含重元素体系精确计算的最有效方法.密度泛函方法已成功地用于计算小分子、过渡金属络合物的结构常数、解离能、振动频率等性质,但还未用于稀土化合物的精确计算.我们用高精度的高斯数值积分方法和成熟的密度泛函非局域交换-相关势建立了一个非相对论与完全相对论密度泛函高精度计算程序(NR/R-DFT),并用Ziegler的广义过渡态法使总能量计算精度达到8位有效数字,满足一般量子化学计算的要求.本文报道EuO的理论势能曲线和由此得到的分子常数,并讨论相对论效应对分子常数的影响.     

图论在量子化学中的应用

图论是一门近年来发展很快的数学分支。它在许多实际问题的分析和计算中的重要作用正日益受到人们的重视。最近,唐敖庆、江元生对量子化学中共轭分子本征多项式的推算总结了三条定理,从而可以用图形理论的方法(以下简称唐-江算法)推算各种共轭分子的本征多