Nella mia classe di chimica inorganica, siamo stati introdotti alla chimica computazionale. Ci viene detto di usare la teoria B3LYP nel programma, ma in realtà non abbiamo ancora imparato nessuno dei calcoli. Qualcuno potrebbe spiegare semplicemente cosè B3LYP e come si inserisce nellequazione DFT che assomiglia
$$ E _ {\ text {DFT}} [\ rho] = T_ {e} [\ rho] + V_ {ne} [\ rho] + J [\ rho] + E_ {xc} [\ rho] $$
Commenti
- Uh, I penso che dovresti prendere un tutorial o qualcosa del genere. Questo ' deve essere troppo ampio.
- B3LYP ti fornisce unespressione per la correlazione di scambio funzionale nellequazione energetica DFT. Per alcuni dettagli in più questo potrebbe interessarti.
- I don ' Non credo che ' sia troppo ampio. ' è del tutto possibile dare una risposta relativamente breve che spieghi cosè un funzionale di correlazione di scambio, sottolineando che si riferisce allultimo termine nellequazione sopra e parlando un po sullo stesso B3LYP.
Risposta
“Il livello di teoria” è una parola di fantasia per lo schema utilizzato per calcolare energia di una molecola. Ci sono molti modi per farlo, la maggior parte molto costosi dal punto di vista computazionale. Tuttavia, abbastanza recentemente è stato dimostrato che lenergia di stato dipende solo dalla distribuzione della densità elettronica e i dettagli della correlazione del movimento degli elettroni sono derivabili da detta distribuzione nella loro interezza. Ciò ha dato origine a metodi funzionali di densità, in cui invece di considerare tutti i dettagli del movimento degli elettroni, viene considerata solo la densità di elettroni. Teoricamente ciò consente di abbassare i requisiti computazionali dalla quarta-settima (dipende dal metodo utilizzato) potenza del numero di funzioni di base alla sola terza potenza di detto numero. Questo è un grosso problema.
Il problema è che il modo esatto e universale per derivare lenergia di un sistema di elettroni dalla loro distribuzione è sconosciuto. Pertanto, sono stati testati molti modi diversi e quelli di maggior successo sono stati trasformati in software disponibile.
La maggior parte di questi modi – funzionali – divide lenergia del sistema in più parti. Alcuni di essi possono essere conosciuti esattamente, come lenergia dellinterazione elettrone-nucleo. Alcuni, tuttavia, non lo sono, come lenergia dellinterazione elettrone-elettrone. Tuttavia, diversi casi limite sono stati considerati in fisica teorica. Nello specifico, è noto ed è stato utilizzato il funzionale per gas di elettroni. Ciò ha dato origine alla cosiddetta Local Density Approximation. Funziona in modo tollerabile in molti casi.
Unopzione interessante è aggiungere il noto scambio esatto al mix. Essenzialmente, lo scambio esatto è un tentativo di far rispettare il principio di Pauli a mano, cioè che due elettroni con lo stesso spin non possono occupare lo stesso punto. Il problema è che quella parte di esso è già inclusa nellLDA di base, quindi quel membro è solitamente considerato con un peso ridotto, diciamo, 0,25.
Un altro modo possibile è cercare di includere membri dipendenti dalla densità elettronica gradiente, per riconoscere che la densità elettronica in una molecola varia da punto a punto. Questo è noto come approccio GGA.
B3lyp è un funzionale, che include lo scambio esatto e correzioni GGA oltre allenergia LDA elettrone-elettrone ed elettrone-nuclei. I pesi delle parti erano adatti a riprodurre la geometria di una suite di test di piccole molecole. In quanto tale, luso di b3lyp per i calcoli con atomi più pesanti è discutibile.
I funzionali di densità si comportano male quando le interazioni di dispersione giocano un ruolo significativo, sono noti anche schemi di correzione del pensiero per questo.
Ulteriori dettagli non sono importanti per te al momento. Tuttavia, considera di afferrare qualche libro sulla DFT e sulla chimica quantistica in generale. Se mai dovessi finire in chimica “reale”, questo sarebbe utile, poiché i documenti di chimica computazionale sono presenti in gran numero e spesso offrono informazioni significative.