V mé třídě anorganické chemie jsme byli seznámeni s výpočetní chemií. Bylo nám řečeno, abychom v programu použili teorii B3LYP, ale nikdy jsme se vlastně nenaučili žádný z výpočtů. Mohl by někdo jednoduše vysvětlit, co je B3LYP a jak zapadá do rovnice DFT, která vypadá
$$ E _ {\ text {DFT}} [\ rho] = T_ {e} [\ rho] + V_ {ne} [\ rho] + J [\ rho] + E_ {xc} [\ rho] $$
Komentáře
- Uh, I myslíte, že byste si měli vzít nějaký návod nebo tak něco. Tato ' musí být příliš široká.
- B3LYP vám dává výraz pro funkčnost směny a korelace v energetické rovnici DFT. Několik dalších podrobností toto by vás mohlo zajímat.
- Nemám ' Opravdu si nemyslím, že je to ' příliš široké. ' Je docela možné dát relativně krátkou odpověď vysvětlující, co je to funkce směnně-korelační, poukázat na to, že odkazuje na poslední člen v této rovnici výše, a trochu mluvit o samotné B3LYP.
Odpověď
„Úroveň teorie“ je fantazijní slovo pro schéma používané k výpočtu energie molekuly. Existuje spousta způsobů, jak to udělat, nejvíce výpočetně nákladných. Poměrně nedávno se však prokázalo, že energie státu závisí pouze na distribuci elektronové hustoty a podrobnosti korelace pohybu elektronů jsou z této distribuce odvozitelné v celém rozsahu. To dalo vzniknout funkčním metodám hustoty, kde se místo zvážení všech podrobností pohybu elektronů uvažuje pouze hustota elektronů. Teoreticky to umožňuje snížit výpočetní požadavky ze čtvrté-sedmé (v závislosti na použité metodě) výkonu počtu základních funkcí na pouze třetí výkon uvedeného čísla. To je velký problém.
Problém je v tom, že přesný a univerzální způsob, jak odvodit energii systému elektronů z jejich distribuce, není znám. Bylo tedy testováno mnoho různých způsobů a ty nejúspěšnější se dostaly do dostupného softwaru.
Většina těchto způsobů – funkcionálů – rozděluje energii systému na několik částí. Některé z nich mohou být známy přesně, například energie interakce elektron – jádro. Některé však nejsou, například energie interakce elektron-elektron. Přesto bylo v teoretické fyzice uvažováno několik hraničních případů. Konkrétně je funkční pro elektronový plyn známý a byl použit. To dalo vzniknout tak známé aproximaci místní hustoty. V mnoha případech funguje tolerovatelně.
Zajímavou možností je přidat do mixu takzvanou přesnou výměnu. Přesná výměna je v zásadě pokusem o ruční prosazení Pauliho principu, tj. Že dva elektrony se stejnou rotací nemohou obsadit stejné místo. Problém je v tom, že jeho část je již zahrnuta v základním LDA, takže člen se obvykle uvažuje se sníženou hmotností, řekněme 0,25.
Dalším možným způsobem je pokusit se zahrnout členy závislé na hustotě elektronů gradient, aby věděli, že hustota elektronů v molekule se liší od bodu k bodu. Toto je známé jako přístup GGA.
B3lyp je funkce, která kromě energie elektronů a elektronů a elektronů LDA zahrnuje i přesnou výměnu a opravy GGA. Váhy částí byly vhodné k reprodukci geometrie testovací sady malých molekul. Proto je použití b3lyp pro výpočty s těžšími atomy sporné.
Funkcionáři hustoty fungují špatně, když disperzní interakce hrají významnou roli, jsou také známa schémata korekce myšlenek.
Další podrobnosti pro vás v tuto chvíli nejsou důležité. Zvažte však popadnutí nějaké knihy o DFT a kvantové chemii obecně. Pokud někdy skončíte se „skutečnou“ chemií, bylo by to užitečné, protože práce s výpočetní chemií jsou přítomny ve velkém počtu a často nabízejí významné informace.