《理论与计算化学方法相关结题重点项目研究进展介绍-- 200803170》由会员分享，可在线阅读，更多相关《理论与计算化学方法相关结题重点项目研究进展介绍-- 200803170（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 成果简介 理论与计算化学方法相关结题重点项目 研究进展介绍 本文于! “ “ #年!月! #日收到$ 杨俊林%高飞雪%邵久书! （%国家自然科学基金委员会化学科学部，北京% “ “ “ # 4 : :也得到类似的结果， 但当 时未受到重视。与其算符形式相比， 准相对论矩阵 形式的优点是易于在计算机上实现。在国家自然科 学基金重点项目 （项目批准号： ! “ ( ( ( “ ! “） 等的资助 下， 刘文剑研究组将此方法拓展到密度泛函理论中并 将其包括在他们发展的程序包年度 “? A : 2B 2 . 4 :” 和用于授予在理论 化学基础研究方面做出突出贡献的C “岁以下青年科 % “ 中国科
2、学基金 ! “ “ #年 学家的 “! “ “ # $ % 。因此， 对于大分子体系， 必须采取有效的近似 方法才能完成准确的理论计算。本质上， 这一计算 困难的根源在于电子在实空间运动的非局域性以及 在不同区域运动的相关性。否则， 只需对各个局部 进行处理， 最后结果相加， 从而计算时间随体系的大 小 （一般与电子数:成正比） 线性增加。有趣的是， 分子所表现出的许多特征如化学键、 官能团等都是 局域性质的表现。因此， 如何充分利用分子性质的 局域性来改进量子化学算法， 从而使得计算用时与 分子尺度呈线性关系即线性标度是非常重要的课 题。中国科学技术大学梁万珍研究组在国家自然科 学基金 （项
3、目批准号： ? ; ; ; ? ?） 等的资助下， 利用单 电子密度矩阵在原子轨道基组表象下的局域性， 重 新推导出耦合微扰的自洽场方程。为了有效地求解 这一线性方程组， 她们提出新的算法， 即采用常用的 共轭梯度优化方法和她们与合作者发展的稀疏矩阵 乘积技术。这些方法实现了线性标度的计算分子的 偶极矩、 极化率、 振动频率等一系列的静态物理量。 此外， 她们还利用密度矩阵的局域性， 发展了含时 $ - * * 9 A + 0 B和密度矩阵方程的线性标度算法并应 用该方法探讨和预测硅团簇、 碳纳米管、 掺杂的碳纳 米管以及C D ?复合物等体系的电子结构与光谱性质。 “ 电子转移反应速率理论计
4、算方法 电子转移是化学中基本且重要的反应。揭示电 子转移反应的微观机制是理解许多重要的物理、 化 学和生物过程， 如分子导电、 催化、 光合作用的关键。 当电子转移的两个态之间的相互作用或非绝热耦合 比较弱时， 5 $ 0 # E建立了以其名字命名的理论用以 计算速率常数。然而， 目前还没有适用于计算任意 耦合强度的电子转移速率常数的理论方法。针对这 一重要问题， 中国科学技术大学赵仪研究组在其承 担的国家自然科学基金资助研究项目 （项目批准号： ? ; ; ; ? ?） 中， 将严格的绝热反应速率常数理论， 即 流量9流量相关函数方法推广到非绝热反应。通过 引入非绝热跃迁几率， 成功地将电子
5、转移反应速率 计算公式表示为过渡态理论的形式， 从而得到了一 个改进的5 $ 0 # E理论方法。5 $ 0 # E公式没有以明 显的方式考虑溶剂效应。明显处理溶剂效应的6 # 9 2 ( 9 5 $ 0 # E方法也是局限于弱绝热耦合的电子转移 过程。赵仪研究组提出的理论方法覆盖了从弱到强 整个耦合强度范围。 # 非绝热过程动力学方法 超快激光技术的发展特别是阿秒技术的兴起使 得直接观测电子的运动成为可能。已往， 化学家并 不直接研究电子的运动， 他们只关心分子结构的变 化也就是原子核运动。化学中研究分子的微观运动 一般采用波恩9奥本海默近似， 即假设电子的运动随 着核的运动瞬时完成。然而，
6、 如果化学过程涉及电 子态改变， 则波恩9奥本海默近似或绝热近似不再有 效。由于电子与原子核的整体运动包含了不同的时 间尺度和多个变量， 因此非绝热过程动力学十分复 杂。目前还没有有效的理论与计算方法准确求解包 含多电子和原子核耦合的微观运动方程。韩克利研 究组在国家自然科学基金重点项目 （项目批准号： ? ; ; ; ? F ?） 等资助下， 在已有的关于原子核运动的含 时波包演化方法基础上， 提出含时电子9核波包演化 方法， 并用于研究G 的电离和解离过程。他们的计 算很好地解释了已有的实验结果。 另外， 吉林大学孙家钟、 李泽生等在重点项目 （项目批准号： ? ; ; ; ? F ?）
7、支持下利用辛群群链和不 可约张量方法构造多电子基组， 提出了新的多组态 自洽场理论方法并编制程序。 目前， 理论与计算化学的发展正朝着定量地模 拟真实、 复杂分子体系的目标迈进。当然， 达到此目 标还面临许多困难和挑战。例如， 对于一般的多原 子分子体系， 有效的电子结构计算方法仍有待建立； 多时间尺度、 长时间动力学模拟问题有待解决； 有效 量子动力学近似方法急需探索。在理论化学的应用 第;期杨俊林等：理论与计算化学方法相关结题重点项目研究进展介绍 H = H 方面， 药物和功能材料的合理设计尚需进一步完善。 也正是因为这些问题的存在， 理论与计算化学研究 才充满希望和活力。从上述结题的重点
8、项目的简要 介绍可以看出， 我国理论化学工作者正在这些前沿 方向不断地耕耘和收获。 参考文献 ! 国家自然科学基金委员会“ # $ $ %年度国家自然科学基金 项 目指南“ # 黎乐民“化学理论计算的现状及发展趋势“中国基础科学， # $ $ !，#，! “ % 1 - ) ( 9 , : ( -6 ; . 2 ) ; 2 2 ? : 0 * : ( A，9 5 2 0 : 2 9 . ; ( -( ) =; 0 A , 9 ( 9 . 0 ) ( -; 5 2 A . 6 9 : ?，: 2 6 2 ( : ; 5 : 0 * ! : 2 6 6 资料 信息 国家自然科学基金委员会云南省人民
9、政府设立联合基金 国家自然科学基金委员会云南省人民政府联 合基金 （简称B 4 1 C云南联合基金） 协议书签字仪 式于# $ $ %年D月# $日在昆明举行。云南省省委副 书记、 省长秦光荣出席签字仪式， 国家自然科学基金 委员会主任陈宜瑜院士、 云南省政府罗正富常务副 省长分别致辞， 国家自然科学基金委员会副主任孙 家广院士、 云南省人民政府和段琪副省长代表双方 在协议书上签字。 云南省是继广东省之后， 第二个与国家自然科 学基金委员会设立联合基金的省份。根据协议， 联 合基金总额为每年E $ $ $万元， 由国家自然科学基金 委员会与云南省人民政府在协议期内每年分别出资 ! 7 $ $万
10、元。联合基金根据云南省及周边区域经济 与社会发展的需求， 结合国家战略发展布局， 重点选 择以生物多样性保护、 矿物资源综合利用与新材料、 资源与环境、 人口与健康等相关领域， 吸引和集聚全 国范围的科学家， 与云南的科技人员相结合， 开展基 础研究。该项联合基金的设立不仅是为了云南省稳 定、 吸引、 培养和集聚一批全国一流的科技人才， 努 力解决云南省经济、 社会和科技未来发展中的重大 科学问题和关键技术问题， 也是为了满足国家科技 发展的需要， 推进相关学科领域的进步与突破， 促进 区域乃至国家自主创新能力的提升， 为科学进步和 创新型国家建设做出贡献。 协议规定， 联合基金是国家自然科学
11、基金的组 成部分， 双方设立联合基金管理委员会， 负责联合基 金资助领域、 项目指南、 资助计划及其他重大事项的 决策。联合基金立足云南， 面向全国， 体现公平竞 争。项目指南制定、 项目申请、 项目评审以及检查与 验收等各项工作应当符合 国家自然科学基金条例 的规定， 按照自然科学基金运行机制和有关项目管 理办法执行。 罗正富常务副省长在致辞中强调， 要深刻认识 基础研究的重要性， 充分发挥联合基金对云南经济、 社会和科技的引领作用， 把解决发展中的问题和培 养创新人才作为联合基金的核心任务。国家自然科 学基金委员会陈宜瑜主任在致辞中说： 联合基金是 发挥科学基金导向作用的重要形式， 利用自然科学 基金平台， 按照科学基金制的运作方式， 面向全国， 自由申请， 引导全国科学家围绕特定领域的科学前 沿和国家、 区域发展战略需求， 从国家层面上凝练科 学问题， 遴选和支持优秀的学术思想和项目， 资助科 学家进行自由探索和创新研究。 国家自然科学基金委有关局室负责人， 云南省 省级有关部门、 有关科研院所、 高等学校的领导参加 了签字仪式。 （委办公室宣传处） ! 8 # 中国科学基金 # $ $ %年
