무기 화학 수업에서 컴퓨터 화학을 소개 받았습니다. 우리는 프로그램에서 B3LYP 이론을 사용하라는 지시를 받았지만 아직 계산을 실제로 배운 적이 없습니다. 누구든지 B3LYP가 무엇이며 DFT 방정식에 어떻게 적용되는지 간단히 설명 할 수 있습니까?
$$ E _ {\ text {DFT}} [\ rho] = T_ {e} [\ rho] + V_ {ne} [\ rho] + J [\ rho] + E_ {xc} [\ rho] $$
댓글
- 어, 나 튜토리얼이나 뭔가를 잡아야한다고 생각합니다. 이 '는 너무 광범위해야합니다.
- B3LYP는 DFT 에너지 방정식에서 교환 상관 함수에 대한 표현식을 제공합니다. 몇 가지 더 자세한 내용은 이 가 유용 할 수 있습니다.
- 나는 ' 너무 광범위하다고 생각하지 마세요. ' ' 교환-상관 함수가 무엇인지 설명하고 위의 방정식에서 마지막 용어를 참조하며 약간 이야기하는 비교적 짧은 대답을 제공 할 수 있습니다. B3LYP 자체에 대한 정보입니다.
답변
“이론 수준”은 계산에 사용되는 체계에 대한 멋진 단어입니다. 분자의 에너지. 이를 수행하는 방법은 매우 많으며 계산 비용이 가장 많이 듭니다. 그러나 아주 최근에 상태 에너지는 전자 밀도 분포에만 의존하고 전자 이동의 상관 관계에 대한 세부 사항은 전체적으로 상기 분포에서 파생 될 수 있음이 입증되었습니다. 이로 인해 전자 이동의 모든 세부 사항을 고려하는 대신 전자 밀도 만 고려되는 밀도 기능 방법이 생겼습니다. 이론적으로 이것은 기저 함수 수의 4-7 (사용 된 방법에 따라 다름)의 계산 요구 사항을 해당 수의 3 제곱으로 만 낮출 수 있습니다. 이것은 큰 문제입니다.
문제는 전자의 분포로부터 전자 시스템의 에너지를 도출하는 정확하고 보편적 인 방법이 알려져 있지 않다는 것입니다. 따라서 많은 다양한 방법이 테스트되었고 가장 성공적인 방법은이를 사용 가능한 소프트웨어로 만들었습니다.
대부분의 방법 (기능)은 시스템의 에너지를 여러 부분으로 나눕니다. 그들 중 일부는 전자 에너지-핵 상호 작용과 같이 정확하게 알려져 있습니다. 그러나 전자-전자 상호 작용의 에너지와 같은 일부는 그렇지 않습니다. 그럼에도 불구하고 이론 물리학에서는 몇 가지 국경 사례가 고려되었습니다. 구체적으로는 전자 가스에 대한 기능성이 알려져 사용되었다. 이것은 그렇게 알려진 Local Density Approximation을 높였습니다. 많은 경우에 견딜 수있는 성능을 발휘합니다.
흥미로운 옵션은 잘 알려진 정확한 교환을 믹스에 추가하는 것입니다. 본질적으로 정확한 교환은 Pauli 원칙을 손으로 시행하려는 시도입니다. 즉, 동일한 스핀을 가진 두 개의 전자가 동일한 지점을 차지할 수 없습니다. 문제는 그 부분이 이미 기본 LDA에 포함되어 있기 때문에 일반적으로 0.25와 같이 무게가 감소 된 부재로 간주됩니다.
다른 가능한 방법은 전자 밀도에 의존하는 구성원을 포함하는 것입니다. 그래디언트, 분자의 전자 밀도가 점마다 다르다는 것을 인식합니다. 이를 GGA 접근법이라고합니다.
B3lyp은 LDA 전자-전자 및 전자-핵 에너지 외에도 정확한 교환 및 GGA 보정을 포함하는 기능입니다. 부품의 무게는 테스트 세트의 작은 분자의 형상을 재현하는 데 적합했습니다. 더 무거운 원자로 계산하기 위해 b3lyp을 사용하는 것은 의문입니다.
분산 상호 작용이 중요한 역할을 할 때 밀도 함수가 제대로 수행되지 않으며 이에 대한 사고 수정 계획도 알려져 있습니다.
현재로서는 더 많은 세부 사항이 중요하지 않습니다. 그러나 일반적으로 DFT 및 양자 화학에 대한 일부 책을 찾아보십시오. “실제”화학으로 끝낸다면 전산 화학 논문이 많은 수로 존재하고 종종 상당한 통찰력을 제공하기 때문에 이것이 유용 할 것입니다.