I min uorganiske kjemiklasse ble vi introdusert for beregningskjemi. Vi får beskjed om å bruke B3LYP-teori i programmet, men vi har faktisk aldri lært noe av beregningen ennå. Kan noen bare forklare hva B3LYP er og hvordan den passer inn i DFT-ligningen som ser ut
$$ E _ {\ text {DFT}} [\ rho] = T_ {e} [\ rho] + V_ {ne} [\ rho] + J [\ rho] + E_ {xc} [\ rho] $$
Kommentarer
- Uh, I tror du bør ta en opplæring eller noe. Denne ' må være for bred.
- B3LYP gir deg et uttrykk for utvekslingskorrelasjonen som er funksjonell i DFT-energilikningen. For noen flere detaljer kan dette være av interesse for deg.
- Jeg don ' synes virkelig det ' er for bredt. Det ' er ganske mulig å gi et relativt kort svar som forklarer hva en utvekslingskorrelasjonsfunksjonell er, og påpeker at den refererer til den siste termen i ligningen ovenfor, og snakker litt om selve B3LYP.
Svar
«The level of theory» er et fancy ord for ord som brukes til å beregne energi av et molekyl. Det er ganske mange måter å gjøre det på, de fleste veldig beregningsdyr. Imidlertid ble det nylig vist at tilstandsenergi bare avhenger av elektrontetthetsfordeling, og detaljer om korrelasjon av elektronbevegelse er avledet fra nevnte fordeling i sin helhet. Dette ga opphav til tetthetsfunksjonelle metoder, der i stedet for å ta i betraktning alle detaljer om elektronbevegelse, bare elektrontetthet vurderes. Teoretisk tillater dette å senke beregningskravene fra fjerde-syvende (avhengig av metoden som brukes) kraften til antall basisfunksjoner til bare tredje kraften til nevnte nummer. Dette er en stor avtale.
Problemet er at den eksakte og universelle måten å hente energi til et elektronesystem fra deres distribusjon er ukjent. Dermed ble mange forskjellige måter testet, og de mest vellykkede gjorde det til tilgjengelig programvare.
De fleste av slike måter – funksjoner – delte energien i systemet i flere deler. Noen av dem kan være kjent nøyaktig, for eksempel energi fra elektron-nukleui-interaksjon. Noen er det imidlertid ikke, for eksempel energi fra elektron-elektron-interaksjon. Likevel ble flere grensesaker vurdert i teoretisk fysikk. Spesielt er funksjonell for elektrongass kjent og ble brukt. Dette ga så kjent lokal tetthetstilnærming. Det fungerer tålelig i mange tilfeller.
Et interessant alternativ er å legge til så kjent eksakt utveksling i blandingen. I hovedsak er nøyaktig utveksling et forsøk på å håndheve Pauli-prinsippet for hånd, dvs. at to elektroner med samme spinn ikke kan oppta samme sted. Problemet er at den delen av den allerede er inkludert i basen LDA, slik at medlemmet vanligvis betraktes med redusert vekt, for eksempel 0,25.
En annen mulig måte er å prøve å inkludere medlemmer avhengig av elektrontetthet gradient, for å erkjenne at elektrontettheten i et molekyl varierer fra punkt til punkt. Dette er kjent som GGA-tilnærming.
B3lyp er en funksjonell, som inkluderer nøyaktig utveksling og GGA-korreksjoner i tillegg til LDA-elektron-elektron og elektron-kjernenergi. Vektene av delene var i stand til å reprodusere geometri i en testpakke med små molekyler. Som sådan er det tvilsomt å bruke b3lyp til beregninger med tyngre atomer.
Tetthetsfunksjoner fungerer dårlig når dispersjonsinteraksjoner spiller en viktig rolle, tankekorrigeringsplaner for dette er også kjent.
Ytterligere detaljer er ikke viktig for deg for øyeblikket. Vurder imidlertid å ta en bok om DFT og kvantekjemi generelt. Hvis du noen gang ender i «ekte» kjemi, vil dette være nyttig, siden beregningskjemipapirer er til stede i stort antall og ofte gir betydelig innsikt.