In meinem Unterricht in anorganischer Chemie wurden wir in die Computerchemie eingeführt. Wir sollen die B3LYP-Theorie im Programm verwenden, haben aber noch nie etwas von der Berechnung gelernt. Könnte jemand einfach erklären, was B3LYP ist und wie es in die DFT-Gleichung passt, die aussieht wie
$$ E _ {\ text {DFT}} [\ rho] = T_ {e} [\ rho] + V_ {ne} [\ rho] + J [\ rho] + E_ {xc} [\ rho] $$
Kommentare
- Äh, ich Ich denke, du solltest dir ein Tutorial oder so schnappen. Diese ' muss zu breit sein.
- B3LYP gibt Ihnen einen Ausdruck für die Austauschkorrelationsfunktion in der DFT-Energiegleichung. Für ein paar weitere Details könnte dies für Sie von Interesse sein.
- Ich on id <"23e03e3036">
Ich glaube nicht, dass ' zu breit ist. Es ist durchaus möglich, ' eine relativ kurze Antwort zu geben, die erklärt, was eine Austauschkorrelationsfunktion ist, darauf hinzuweisen, dass sie sich auf den letzten Term in der obigen Gleichung bezieht, und ein wenig zu sprechen über B3LYP selbst.
Antwort
„The Level of Theory“ ist ein ausgefallenes Wort für ein Schema, das zur Berechnung verwendet wird Energie eines Moleküls. Es gibt ziemlich viele Möglichkeiten, die sehr rechenintensiv sind. In jüngster Zeit wurde jedoch nachgewiesen, dass die Zustandsenergie nur von der Elektronendichteverteilung abhängt und Einzelheiten der Korrelation der Elektronenbewegung vollständig von dieser Verteilung abgeleitet werden können. Dies führte zu Dichtefunktionsmethoden, bei denen anstelle aller Details der Elektronenbewegung nur die Elektronendichte berücksichtigt wird. Theoretisch erlaubt dies, die Rechenanforderungen von der vierten bis siebten Potenz der Anzahl der Basisfunktionen (abhängig von der verwendeten Methode) auf nur die dritte Potenz dieser Anzahl zu senken. Dies ist eine große Sache.
Das Problem ist, dass eine genaue und universelle Methode zur Ableitung der Energie eines Elektronensystems aus ihrer Verteilung unbekannt ist. Daher wurden viele verschiedene Methoden getestet und die erfolgreichsten haben es in verfügbare Software geschafft.
Die meisten dieser Methoden – Funktionale – teilen die Energie des Systems in mehrere Teile auf. Einige von ihnen sind möglicherweise genau bekannt, beispielsweise die Energie der Elektron-Nucleui-Wechselwirkung. Einige sind es jedoch nicht, wie zum Beispiel die Energie der Elektron-Elektron-Wechselwirkung. Dennoch wurden in der theoretischen Physik mehrere Grenzfälle berücksichtigt. Insbesondere ist die Funktion für Elektronengas bekannt und wurde verwendet. Dies führte zu einer so bekannten lokalen Dichteanpassung. In vielen Fällen ist die Leistung erträglich.
Eine interessante Option besteht darin, der Mischung einen bekannten exakten Austausch hinzuzufügen. Im Wesentlichen ist ein exakter Austausch ein Versuch, das Pauli-Prinzip von Hand durchzusetzen, d. H. Dass zwei Elektronen mit demselben Spin nicht denselben Punkt einnehmen können. Das Problem ist, dass ein Teil davon bereits in der Basis-LDA enthalten ist, so dass das Element normalerweise mit einem reduzierten Gewicht von beispielsweise 0,25 betrachtet wird.
Ein anderer möglicher Weg besteht darin, zu versuchen, Elemente einzuschließen, die von der Elektronendichte abhängen Gradient, um zu wissen, dass die Elektronendichte in einem Molekül von Punkt zu Punkt variiert. Dies ist als GGA-Ansatz bekannt.
B3lyp ist eine Funktion, die neben LDA-Elektronen-Elektronen- und Elektronen-Kernenergie auch exakte Austausch- und GGA-Korrekturen umfasst. Die Gewichte der Teile wurden angepasst, um die Geometrie einer Testsuite kleiner Moleküle zu reproduzieren. Daher ist die Verwendung von b3lyp für Berechnungen mit schwereren Atomen fraglich.
Dichtefunktionen funktionieren schlecht, wenn Dispersionswechselwirkungen eine wichtige Rolle spielen. Denkkorrekturschemata hierfür sind ebenfalls bekannt.
Weitere Details sind im Moment für Sie nicht wichtig. Ziehen Sie jedoch in Betracht, ein Buch über DFT und Quantenchemie im Allgemeinen zu lesen. Wenn Sie jemals mit „echter“ Chemie enden, ist dies praktisch, da Computerchemie-Artikel in großer Anzahl vorhanden sind und häufig wichtige Einblicke bieten.