结合容错编码的量子化学分布式计算

随着大尺度模拟、机器学习等前沿应用的兴起,分布式计算越发成为重要的计算研究手段.然而分布式计算由于多节点导致的软硬件局限,在科学计算、机器学习等领域的应用仍会存在一些问题.本工作将编码分布式计算应用到量子化学领域,通过借鉴梯度编码方案,一方面解决分布式量子化学计算中的掉队节点问题;另一方面增加量子化学分布式计算的自动纠错能力,减少计算过程耗费的人力物力,以期实现自动化的容错量子化学计算.此外,也提出了编码复用的计算思路,能够简单有效地使用更多的计算资源在设定的容错能力上进行分布式计算.最后将此计算方案应用到计算P38蛋白与配体的结合能上,将使用编码计算得到的结果与真实的结果进行对比,验证此方案的准确性及其在自动化容错量子化学计算方面的应用潜力.     

NTO二聚体分子间相互作用的理论研究

在DFT-B3LYP/6-311＋＋G**水平上求得NTO二聚体势能面上六种优化构型和电子结构. 经基组叠加误差(BSSE)和零点能(ZPE)校正, 求得分子间最大相互作用能为－53.66 kJ/mol. 二子体系间的电荷转移很少. 由自然键轨道分析揭示了相互作用的本质. 对优化构型进行振动分析, 并基于统计热力学求得200.0～800.0 K温度范围从单体形成二聚体的热力学性质变化. 发现二聚主要由强氢键所贡献, 但结合能大小并不为氢键所完全决定. 二聚过程在较低温度或常温下能自发进行.     

3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮与NH3及H2O分子间相互作用的理论研究

在DFT—B3LYP／6—311 G^**水平上,求得3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)／NH3和NTO／H2O两种超分子体系势能面上5种全优化构型．经基组叠加误差(BSSE)和零点能(ZPE)校正,求得NTO与NH3和H2O的分子间最大相互作用能依次为-37．58和-30．14kJ／mol,表明NTO与NH3的分子问相互作用强于与H2O的作用．超分子体系中电子均由NH3或H2O向NTO转移,相互作用能主要由强氢键所贡献,由自然键轨道分析揭示了相瓦作用的本质．对优化构型进行振动分析,并基于统计热力学求得200．0～800．0K温度范围从单体形成超分子的热力学性质变化．发现由NTO和NH3形成超分子Ⅱ和Ⅲ在常温下可自发进行;而NTO和H2O只在低温下才能自发形成Ⅳ,Ⅴ和Ⅵ超分子．     

微量热法研究烟酰胺和异烟酰胺在KCl水溶液中的焓对自缔合作用

利用等温滴定微量热法(ITC)分别测定了298.15 K时烟酰胺(NA)和异烟酰胺(INA)在纯水及不同浓度KCl(m=0~0.3 mol/kg)水溶液中的稀释焓,根据McMillan-Mayer理论计算得到相应的焓对自缔合作用系数(h xx),发现两者的h xx都是很大的负值,且在较高KCl浓度时都随KCl浓度的增大而减小.从溶质-溶质、溶质-溶剂相互作用的观点出发,对这2种吡啶羧酸酰胺异构体的疏水和亲水作用平衡进行了讨论:NA和INA都是亲水-亲水作用占优势,芳香性的吡啶环与酰胺基团羰基的π电子共轭使得对位异构体的共振结构分子电荷分离而更具亲水性;吡啶环之间的π-π堆叠对焓对自缔合作用的贡献几乎可忽略;溶液离子强度(I)的增大有利于加强亲水-亲水作用,从而使h xx的绝对值都随溶液中KCl浓度的增大而逐渐增大.     

3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮与NH3及H2O分子间相互作用的理论研究

在DFT-B3LYP/6-311＋＋G**水平上, 求得3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)/NH₃和NTO/H₂O两种超分子体系势能面上5种全优化构型. 经基组叠加误差(BSSE)和零点能(ZPE)校正, 求得NTO与NH₃和H₂O的分子间最大相互作用能依次为－37.58和－30.14 kJ/mol, 表明NTO与NH₃的分子间相互作用强于与H₂O的作用. 超分子体系中电子均由NH₃或H₂O向NTO转移, 相互作用能主要由强氢键所贡献, 由自然键轨道分析揭示了相互作用的本质. 对优化构型进行振动分析, 并基于统计热力学求得200.0～800.0 K温度范围从单体形成超分子的热力学性质变化. 发现由NTO和NH₃形成超分子II和III在常温下可自发进行; 而NTO和H₂O只在低温下才能自发形成IV, V和VI超分子.     

TATB基PBX结合能和力学性能的理论研究

以SCF-MO-AM1方法和MM-COMPASS力场, 对TATB (1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯)与系列高聚物组成的PBX(高聚物粘结炸药)尺寸匹配原子簇, 分别进行全优化几何构型计算, 发现两种方法求得的结合能存在良好的线性关系. 对TATB (3×3×4)超晶胞及其与系列氟聚物组成的双组分PBX, 实施COMPASS力场下的分子动力学(MD)周期性模拟计算, 首次求得其弹性系数、模量和泊松比, 发现添加少量高聚物即能有效改善炸药的力学性能.