项目介绍
量子化学(quantum chemistry)是理论化学的一个分支学科,是应用量子力学的基本原理和方法研究化学问题的一门基 础科学。从头算量子化学方法是基于量子化学的计算化学方法,是在给定原子核位置和电子数的情况下求解电子薛定谔方 程,并以获得如电子密度、能量和热力学量等有用的信息的重要方法。从头计算电子结构方法旨在计算多电子的函数,即 非相对论条件和玻恩-奥本海默近似下电子薛定谔方程的解。多电子函数通常是由多个简单电子函数的线性组合获得,主要 函数是Hartree-Fock函数。在单电子近似的条件下,仅使用一个电子函数来近似上述多个简单函数,然后将单电子函数展 开为有限基函数集的线性组合。研究范围包括稳定和不稳定分子的结构、性能及其结构与性能之间的关系;分子与分子之 间的相互作用;分子与分子之间的相互碰撞和相互反应等问题。
适合的研究方向包括但不限于:有机、无机、合成、小分子环境转化、团簇化学、均相催化、高分子等
可以计算的体系包括但不限于:小分子、团簇、低聚物、自由基、离子等
可以计算的内容包括但不限于:
1、分子性质预测,如静电势、偶极矩、布居数、轨道特性、键级、电荷、极化率、电子亲和能、电离势、自旋密度、电子 转移等
2、化学反应机理,如稳态及过渡态结构确定、反应热、反应能垒、反应机理及反应动力学等
3、激发态反应,如激发态结构确定、激发能、跃迁偶极矩、荧光光谱、磷光光谱、势能面交叉研究等
4、弱相互作用,氢键、卤键、硫键、π-π堆积、盐桥、阳离子-π、疏水作用力等 5、光谱预测,红外、拉曼、紫外吸收、荧光、磷光、核磁谱、圆二色谱、旋光度等
相关项目
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静电势
将单位正电荷从无穷远处移到分子周围空间某点处所做的功。
通常定义为:VA(k)=∫ DA(r1-Ra)/∣r1-rk∣dτ1,其中DA(r1-Ra)为体系A包括核电荷的一级电荷密度函数。在量子化学自洽场计算中,这两项分别相当于核电荷和电子对静电势的贡献。
静电势的计算比较复杂,对于特大分子,已经发展了一种电极矩展开近似法。静电势常用于生物分子、药物分子和其他大分子间相互作用的研究。넶0 ¥ 0.00 -
HOMO-LUMO
HOMO 与 LUMO 之间的能量差称为能带隙,有时可以用来衡量一个分子是否
容易被激发:带隙越小,分子越容易被激发。
在有机半导体和量子点中的HOMO与无机半导体中的价带类似,而 LUMO
则与导带类似。
当分子二聚或高聚时,两个分子的分子轨道之间的相互作用会引起 HOMO
与 LUMO 的分裂。当分子相互作用时,每一个能级分裂成彼此能量相距很小的
振动能级。当有足够的分子使得这种相互作用足够强烈时(如在高聚物中),这
些振动能级的差距变得很小,使得它们的能量几乎可以看成是连续的。这时我们
就不再叫它们能级了,而是改称能带。넶0 ¥ 0.00 -
反应机理
反应机理是化学中用来描述某一化学变化所经由的全部基元反应,就是把一个复杂反应分解成若干个基元反应,然后按照一定规律组合起来,从而达到阐述复杂反应的内在联系,以及总反应与基元反应内在联系之目的。机理详细描述了每一步转化的过程,包括过渡态的形成,键的断裂和生成,以及各步的相对速率大小等。完整的反应机理需要考虑到反应物、催化剂、反应的立体化学、产物以及各物质的用量。
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过渡态搜索
量子化学过渡态搜索是通过量子化学计算方法,研究化学反应过程中反应物转化为产物时必须经过的瞬时高能状态,即过渡态。过渡态在势能面上表现为鞍点结构,是连接反应物和产物的必经之路。
过渡态的基本概念和重要性
过渡态理论将化学反应视为势能面上的能量演化过程。在势能面的拓扑结构中,过渡态对应着一阶鞍点——沿着反应路径方向是能量极大值,而垂直于路径的方向均为极小值。这种特殊的几何特性使得过渡态成为连接反应物与产物的必经之路。넶0 ¥ 0.00 -
激发态
激发态是指原子、分子或离子等微观粒子吸收能量后,从基态跃迁到高能级的状态。
激发态是一种量子态的描述方式。一般来说,这些微观粒子都存在一系列的能量状态。其中最稳定的低能状态是基态,此时粒子处于最低能量状态。一旦这些粒子吸收足够的能量,它们就会跃迁至更高的能级状态,也就是所谓的激发态。在激发态下,粒子的电子会从一个轨道跃迁到另一个更高的轨道上。这种状态是不稳定的,粒子会通过释放光子等形式回到基态或其他较低能级的状态。这就是所谓的跃迁过程。넶0 ¥ 0.00
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