不同硬件环境下量子化学软件的测试比较

计算机技术的飞速发展使得量子化学计算方法、水平和运算速度等方面有了很大的提高,同时也不断推出新的量子化学软件,诸多软件中,Gaussian和Gamess-US一直处于领先地位,是量子化学工作者的主要研究工具,研究这两种软件的计算速度具有比较强的代表性.针对国内使用微机进行量子化学研究有一定普遍性,我们以单分子计算和过渡态计算为例,对不同硬件产品作了大量测试工作,目的在于给广大的量子化学工作者购机时提供一些参考.     

碳菁分子构效关系及其量子化学理论计算

本文介绍了碳菁分子构型、聚集态及碳菁分子性质的结构效应的量子化学理论与实验研究情况,综述了国内外学者对碳菁分子的量子化学计算方法的研究进展.归纳了碳菁分子的量子化学计算的发展方向.     

分子磁性的量子化学研究进展

本文概述了研究分子磁性的量子化学方法和研究进展。首先介绍分子磁性研究中的量子化学原理和所使用计算方法,总结了有代表性的自由基、自由基-金属配合物、桥联多核过渡金属配合物等分子磁性的研究情况,并对今后研究分子磁性的量子化学方法作了展望。     

最小二乘支持向量机方法用于提高低水平量子化学方法计算吸收能的精度

运用B3LYP/STO-3G和ZINDO两种低水平的量子化学方法计算了160个有机分子的UV-Vis吸收光谱, 然后提取合适的物理参数, 并以实验值为基础, 引入最小二乘支持向量机方法以提高吸收能的计算值精度. 结果表明, 最小二乘支持向量机方法可有效提高量子化学计算精度, 体系的吸收能误差均方根分别从0.95和0.46 eV降低到0.16和0.15 eV. 最小二乘支持向量机校正方法的引入可在较少的机时和计算资源下得到比单一的量子化学计算方法更为稳定和精确的计算结果, 且可在现有计算条件下预测现有计算能力达不到的精度. 因此, 将最小二乘支持向量机方法用于量子化学数据分析, 为化学研究准确、 快捷地预测分子性质提供了一种新的研究手段.     

基于量子化学计算方法的天然气水合物稳定性研究进展

天然气水合物以资源丰富、优质、洁净等特点,被视为21世纪新能源。天然气水合物稳定性的研究对天然气水合物资源勘探开发具有重要意义。本文简述了微观、介观、宏观、矿藏四个尺度天然气水合物稳定性的研究,重点从微观量子尺度介绍了量子化学计算方法对水合物晶体结构及其稳定性以及水合物宏观物理特性微观表征的计算研究。应用量子化学计算方法可以对天然气水合物的晶体结构、电子轨道分布、振动光谱、成键特性及主客体相互作用进行计算研究,其结果能够为天然气水合物在油气储运、水合物成藏、开采及其综合利用等方面的研究提供理论支持。目前,量子化学计算方法的优化与分子动力学模拟、分子力学模拟等方法的结合将有助于水合物形成和分解微观机理研究的发展,提升计算精度和扩大研究体系,为矿场尺度的天然气水合物资源开采利用提供理论支持。     

LiCl、MgCl_2和CaCl_2乙醇溶液体系的溶剂化研究

利用红外光谱技术及量子化学方法研究了LiCl、MgCl2和CaCl2在乙醇溶液中的离子溶剂化作用现象。乙醇溶液C—O振动峰的变化及O—H伸缩振动峰发生的蓝移表明,金属离子与乙醇分子发生了相互作用。通过量子化学方法对金属离子的配合物结构进行了优化和热力学计算,并利用波恩方程理论计算出单个离子的溶剂化自由能,对比量子化学方法计算得出的吉布斯自由能,可以得到溶液中离子存在的稳定构型,验证溶液中发生了溶剂化现象。     

量子化学现状和展望(上)

量子化学是应用量子力学的原理和方法解决化学问题的一门科学,它包括基础研究和应用研究两个方面。在基础量子化学方面,主要是建立了三种化学键理论,也就是分子轨道理论、价键理论和配位场理论,以及创建了多种计算方法,包括从头算方法和各种半经验方法,例如HMO、EHMO、CNDO与X_α方法等。在应用量子化学方面,过去主要是稳定态分子及其有关性质的研究,近年来激发态分子,催化与表面化学,微观反应动力学,生物大分子与药物大分子的计算正在逐渐增多。量子化学的发展过程是与合成化学、结构化学的发展密切结合的,并且相互促进。本文对上述内容作一简要介绍。     

甲醛分子的结构和性质的计算化学研究——介绍一个计算化学实验

介绍一个为化学专业本科生设计的、运用通用量子化学软件Gaussian和GaussView完成的计算化学实验.实验内容包括最基本的构型优化、频率计算和电子结构分析.旨在通过本实验,使学生初步掌握用量子化学计算方法研究分子结构和性质的基本过程,并能在将来的科研工作中学以致用.     

乙醇分子内及分子间脱水反应机理的计算化学实验研究

介绍了一个面向大三下或大四上本科生的计算化学探索性实验。通过研究乙醇分子内及分子间脱水反应机理,从分子水平理解醇脱水反应过程中酸催化剂的作用机制和反应的能量路径。通过本实验,使学生初步掌握量子化学计算通用软件高斯(Gaussian)的使用方法,掌握结构优化、频率计算、过渡态搜索等基本计算操作,并学会采用量子化学计算手段来研究化学反应的基本过程,为将来科研工作打下重要基础。     

量子化学的第二次革命——1998年诺贝尔化学奖简介

简单介绍了１９９８年诺贝尔化学奖获得者以及３０多年来他们在发展量子化学理论与计算方法方面的卓越贡献,文中还简要地介绍了量子化学计算在化学中的应用。     

GridMol2.0: Implementation and application of linear-scale quantum mechanics methods and molecular visualization

GridMol is a “one-stop” platform for molecular structure building, scientific computing, and molecular visualization aided by a high-performance computing environment. GridMol version 2.0 introduces two unique features: the first is fragment-based linear-scaling quantum chemistry methods, such as molecular fractionation with conjugate caps and fragment molecular orbital methods; the second is that GridMol enables users to visualize molecular geometries along a geometry optimization and an intrinsic reaction coordinate calculation. Compared with version 1.0, fragment-based linear-scaling quantum chemistry methods implemented in GridMol version 2.0 can be used as a useful tool for performing quantum calculations for large molecular systems to explore the mechanisms involved in protein-ligand or targeted drug interactions.     

氢气和氧气生成气态水反应热力学函数的高水平量化计算研究——介绍一个计算化学实验

On the basis of teaching practice, we introduce a computational chemistry experiment for highgrade undergraduate students. This experiment uses Gaussian 09, GaussView and UltraEdit softwares to calculate the changes of thermodynamic parameters for generation of vaporous water from hydrogen and oxygen, including the internal energy, enthalpy, entropy and Gibbs free energy. Through this experiment, students will learn how to perform the geometry optimization, frequency calculation and energy calculation with the high-level quantum chemistry calculation methods.     

分子轨道成分的计算

量子化学文献中经常涉及到“分子轨道成分”概念, 然而相应的计算方法却没有普遍得到重视, 甚至存在严重误区. 专门对分子轨道中基函数的成分、原子轨道的成分以及原子的成分这些基本概念和计算方法进行了详细讨论, 通过实例分析比较了不同方法间的差异, 同时指出了计算和分析时需要注意的问题, 给出了在方法选择上的建议.     

离子液体的量化计算及分子动力学模拟研究进展

离子液体是由有机阳离子和无机/有机阴离子构成的盐类,一般在室温或接近于室温下呈液态,因此常被称为室温离子液体(RTIL).依据不同的划分标准,离子液体有多种分类方式:根据年代的不同可将离子液体分为第一代、第二代及第三代离子液体,例如:烷基咪唑和烷基吡啶的金属卤化物盐等[1];根据阳离子的不同可将离子液体分为季鏻     

在结构化学教学中增设量子化学计算实验课的探索

结构化学是化学专业本科生的主干核心课程,对培养高水平人才具有重要作用。立足于学生兴趣和课程特点,本文提出在结构化学教学中增设量子化学计算实验课。紧扣教学大纲重难点,设计制作了4个基础实验,阐述了内容及实施细节。该改革让学生以计算机为仪器、应用结构化学知识来解决和理解化学问题,提升了学习兴趣和教学效果。     

LINEAR COMBINATION OF UNIT ORBITAL APPROXIMATION (Ⅱ)——A QUANTUM CHEMISTRY METHOD FOR THE POLYMERS WITH NON-PERIODIC BOUNDARY CONDITIONS

In this article we give a new quantum chemistry calculation method, and get the eigenequation using the nearest neighboring approximation, and deduce the formula for calculating the ordered polymers with terminal functional groups. Using polyene as an example, the results calculated show that the method given in this article if efficient for the quantum chemistry calculation of ordered polymers with non-perlodic boundary conditions.     

Use of Quantum Chemical Methods to Study Cyclodextrin Chemistry

Studies of cyclodextrin chemistry by quantum chemical methods are briefly surveyed. Emphases are put on what types of quantum chemical methods can be used for cyclodextrin chemistry, how to use quantum chemical methods to find the global minimum, to study the structures, binding energies, driving forces for cyclodextrin complexes, as well as chemical reactions occurring inside cyclodextrin cavities. Problems associated with the application of quantum chemical methods in cyclodextrin chemistry are also discussed.     

芳腈类缓蚀剂作用机理的量子化学研究

用量子化学半经验计算方法MNDO和CNDO/2程序，研究了芳腈类化合物在钢铁表面抑制腐蚀的机理，提出了该类分子在钢铁表面的吸附方式．     

量子化学模型方法在机械力化学中的应用

机械力化学作为一种无需溶剂的绿色化学技术得到广泛关注。然而,机械力化学反应机制需要从原子和分子尺度上深入理解力诱导的化学反应。在过去的20年中,量子化学模型方法在机械力化学机理研究中得到广泛应用,高精度量化计算可得到外力下变形分子的几何结构、能量、过渡态等诸多性质。本文介绍了目前机械力化学领域的主流量子化学模型的基本原理,同时也关注了这些模型方法在软件上的具体实现,并借助典型的案例阐述了量子化学模型在解释机械力化学机理中的作用与价值。