I min klasse med uorganisk kemi blev vi introduceret til beregningskemi. Vi får at vide at bruge B3LYP-teorien i programmet, men vi har faktisk aldrig lært noget af beregningen endnu. Kan nogen blot forklare, hvad B3LYP er, og hvordan det passer ind i DFT-ligningen, der ligner
$$ E _ {\ text {DFT}} [\ rho] = T_ {e} [\ rho] + V_ {ne} [\ rho] + J [\ rho] + E_ {xc} [\ rho] $$
Kommentarer
- Uh, I tror du skal tage en tutorial eller noget. Denne ' skal være for bred.
- B3LYP giver dig et udtryk for den udvekslingskorrelation, der er funktionel i DFT-energiligningen. For et par flere detaljer kan dette være af interesse for dig.
- Jeg don ' virkelig synes det ' er for bredt. Det ' er meget muligt at give et relativt kort svar, der forklarer, hvad en funktion for udvekslingskorrelation er, idet det påpeges, at det refererer til det sidste udtryk i ovenstående ligning og taler lidt om selve B3LYP.
Svar
“The theory level” er et smukt ord for skema, der bruges til at beregne energi af et molekyle. Der er ret mange måder at gøre det på, mest meget beregningsmæssigt dyre. Imidlertid blev det for nylig bevist, at tilstandsenergi kun afhænger af elektrondensitetsfordeling, og detaljer om korrelation af elektronbevægelse kan afledes af nævnte distribution i sin helhed. Dette gav anledning til tæthedsfunktionelle metoder, hvor i stedet for at overveje alle detaljer om elektrons bevægelse kun elektrondensitet overvejes. Teoretisk gør dette det muligt at sænke beregningskravene fra fjerde-syvende (afhænger af den anvendte metode) effekt af antallet af basisfunktioner til kun tredje effekt af det nævnte nummer. Dette er en big deal.
Problemet er, at den nøjagtige og universelle måde at udlede energi fra et elektronesystem fra deres distribution er ukendt. Således blev mange forskellige måder testet, og de mest succesfulde gjorde det til tilgængelig software.
De fleste af sådanne måder – funktionaliteter – delte systemets energi i flere dele. Nogle af dem kan være kendt nøjagtigt, såsom energi af elektron-nucleui-interaktion. Nogle er det dog ikke, såsom energi af elektron-elektron-interaktion. Alligevel blev flere grænsesager overvejet i teoretisk fysik. Specifikt er funktionel til elektrongas kendt og blev brugt. Dette gav anledning til så kendt lokal tæthedstilnærmelse. Det fungerer i mange tilfælde acceptabelt.
En interessant mulighed er at tilføje såkendt nøjagtig udveksling i blandingen. I det væsentlige er nøjagtig udveksling et forsøg på at håndhæve Pauli-princippet i hånden, dvs. at to elektroner med samme spin ikke kan indtage det samme sted. Problemet er, at en del af det allerede er inkluderet i basen LDA, så medlem normalt betragtes med reduceret vægt, f.eks. 0,25.
En anden mulig måde er at forsøge at inkludere medlemmer, der er afhængige af elektrondensitet gradient, for at erkende, at elektrondensitet i et molekyle varierer fra punkt til punkt. Dette er kendt som GGA-tilgang.
B3lyp er en funktionel, der inkluderer nøjagtig udveksling og GGA-korrektioner ud over LDA-elektron-elektron- og elektron-kernenergi. Vægten af delene var egnet til at reproducere geometri i en testpakke med små molekyler. Som sådan er tvivl om anvendelse af b3lyp til beregninger med tungere atomer.
Densitetsfunktioner fungerer dårligt, når spredningsinteraktioner spiller en vigtig rolle, tankekorrektionsplaner for dette er også kendt.
Yderligere detaljer er ikke vigtige for dig i øjeblikket. Overvej dog at få fat i en bog om DFT og kvantekemi generelt. Hvis du nogensinde ender med “ægte” kemi, ville det være praktisk, da beregningskemiske papirer er til stede i stort antal og ofte giver betydelig indsigt.