Dans mon cours de chimie inorganique, nous avons été initiés à la chimie computationnelle. On nous dit dutiliser la théorie B3LYP dans le programme, mais nous navons encore jamais appris le calcul. Quelquun pourrait-il expliquer simplement ce quest B3LYP et comment il sintègre dans léquation DFT qui ressemble à
$$ E _ {\ text {DFT}} [\ rho] = T_ {e} [\ rho] + V_ {ne} [\ rho] + J [\ rho] + E_ {xc} [\ rho] $$
Commentaires
- Euh, je pense que vous devriez prendre un tutoriel ou quelque chose. Ce ' doit être trop large.
- B3LYP vous donne une expression pour la fonctionnelle de corrélation déchange dans léquation dénergie DFT. Pour quelques détails supplémentaires, , ceci pourrait vous intéresser.
- Je nen ai pas ' Je pense vraiment que ' est trop large. Il ' est tout à fait possible de donner une réponse relativement courte expliquant ce quest une fonctionnelle de corrélation déchange, en soulignant quelle fait référence au dernier terme de cette équation ci-dessus, et en parlant un peu à propos de B3LYP lui-même.
Réponse
« Le niveau de théorie » est un mot sophistiqué pour le schéma utilisé pour calculer énergie dune molécule. Il existe de nombreuses façons de le faire, la plupart étant très coûteuses en calcul. Cependant, tout récemment, il a été prouvé que lénergie de létat dépend uniquement de la distribution de la densité électronique, et les détails de la corrélation du mouvement des électrons peuvent être déduits de ladite distribution dans son intégralité. Cela a donné lieu à des méthodes fonctionnelles de densité, où au lieu de considérer tous les détails du mouvement électronique, seule la densité électronique est considérée. Théoriquement, cela permet dabaisser les exigences de calcul de la quatrième à septième puissance (dépend de la méthode utilisée) du nombre de fonctions de base à seulement la troisième puissance dudit nombre. Cest un gros problème.
Le problème est que la manière exacte et universelle de dériver lénergie dun système délectrons à partir de leur distribution est inconnue. Ainsi, de nombreuses méthodes ont été testées et les plus réussies en ont fait des logiciels disponibles.
La plupart de ces méthodes – fonctionnelles – divisent lénergie du système en plusieurs parties. Certains dentre eux peuvent être connus avec précision, comme lénergie de linteraction électron-noyau. Certains, cependant, ne le sont pas, comme lénergie de linteraction électron-électron. Pourtant, plusieurs cas limites ont été considérés en physique théorique. Plus précisément, une fonction pour le gaz délectrons est connue et a été utilisée. Cela a donné lieu à une approximation de densité locale si connue. Il fonctionne tolérable dans de nombreux cas.
Une option intéressante est dajouter un échange exact connu dans le mix. Essentiellement, léchange exact est une tentative dappliquer le principe de Pauli à la main, cest-à-dire que deux électrons avec le même spin ne peuvent pas occuper le même endroit. Le problème est quune partie de celui-ci est déjà incluse dans le LDA de base, de sorte que le membre est généralement considéré avec un poids réduit, par exemple 0,25.
Une autre façon possible est dessayer dinclure des membres dépendant de la densité électronique gradient, pour reconnaître que la densité électronique dans une molécule varie dun point à lautre. Cest ce quon appelle lapproche GGA.
B3lyp est une fonctionnelle, qui inclut léchange exact et les corrections GGA en plus de lénergie électron-électron et électron-noyau LDA. Les poids des pièces étaient adaptés pour reproduire la géométrie dune suite de tests de petites molécules. En tant que tel, lutilisation de b3lyp pour les calculs avec des atomes plus lourds est discutable.
Les fonctionnelles de densité fonctionnent mal lorsque les interactions de dispersion jouent un rôle important, les schémas de correction de pensée pour cela sont également connus.
Les détails supplémentaires ne sont pas importants pour vous pour le moment. Cependant, pensez à vous procurer un livre sur la DFT et la chimie quantique en général. Si jamais vous vous retrouvez dans la «vraie» chimie, cela vous sera utile, car les articles sur la chimie computationnelle sont présents en grand nombre et offrent souvent des informations importantes.