一、基本概念介紹

量子化學(xué)作為理論化學(xué)的重要分支，深度融合量子力學(xué)的基本原理與方法，致力于探索化學(xué)領(lǐng)域的微觀奧秘。它以原子和分子為研究對象，充分考量電子與原子核的量子特性，如電子的波粒二象性、量子化的能級以及不確定性原理等，這些特性構(gòu)成了量子化學(xué)研究的基石。從頭算量子化學(xué)方法更是在這一框架下的核心手段，其運(yùn)作基于在精確給定原子核位置和確定電子數(shù)的情境中，全力求解電子薛定諤方程。這一方程猶如微觀化學(xué)世界的密碼鎖，其解蘊(yùn)含著諸如電子密度、能量以及熱力學(xué)量等關(guān)鍵信息。在求解過程中，多電子函數(shù)的計(jì)算是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它通常由多個(gè)簡單電子函數(shù)通過線性組合的方式構(gòu)建而成，其中 Hartree - fock 函數(shù)占據(jù)主導(dǎo)地位。并且，在單電子近似的條件下，采用一個(gè)電子函數(shù)來近似表示那些簡單函數(shù)，隨后將單電子函數(shù)展開為有限基函數(shù)集的線性組合，通過這種嚴(yán)謹(jǐn)且復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)與近似處理，逐步逼近電子結(jié)構(gòu)的真實(shí)狀態(tài)，從而為深入理解分子的性質(zhì)、反應(yīng)機(jī)理等提供堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。

二、在研究中的優(yōu)勢

提供精確分子信息，具前瞻性，減少實(shí)驗(yàn)盲目性。

三、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

涵蓋有機(jī)、無機(jī)、合成、小分子環(huán)境轉(zhuǎn)化、團(tuán)簇化學(xué)、均相催化、高分子等領(lǐng)域。

四、常用計(jì)算軟件

Gaussian、MS、ORCA、ADF等。

五、計(jì)算內(nèi)容詳情

分子性質(zhì)預(yù)測：靜電勢、偶極矩、布居數(shù)、軌道特性、鍵級、電荷、極化率、電子親和能、電離勢、自旋密度、電子轉(zhuǎn)移。

化學(xué)反應(yīng)機(jī)理：穩(wěn)態(tài)及過渡態(tài)結(jié)構(gòu)確定、反應(yīng)熱、反應(yīng)能壘、反應(yīng)機(jī)理及反應(yīng)動力學(xué)。

激發(fā)態(tài)反應(yīng)：激發(fā)態(tài)結(jié)構(gòu)確定、激發(fā)能、躍遷偶極矩、熒光光譜、磷光光譜、勢能面交叉研究。

弱相互作用：氫鍵、鹵鍵、硫鍵、π - π 堆積、鹽橋、陽離子 - π、疏水作用力。

光譜預(yù)測：紅外、拉曼、紫外吸收、熒光、磷光、核磁譜、圓二色譜、旋光度。