I min oorganiska kemiklass introducerades vi för beräkningskemi. Vi får höra att använda B3LYP-teorin i programmet, men vi lärde oss faktiskt aldrig någon av beräkningarna ännu. Kan någon förklara helt enkelt vad B3LYP är och hur det passar in i DFT-ekvationen som ser ut
$$ E _ {\ text {DFT}} [\ rho] = T_ {e} [\ rho] + V_ {ne} [\ rho] + J [\ rho] + E_ {xc} [\ rho] $$
Kommentarer
- Uh, I tycker att du ska ta en handledning eller något. Denna ' måste vara för bred.
- B3LYP ger dig ett uttryck för den utbyte-korrelation som är funktionell i DFT-energiekvationen. För några fler detaljer kan detta vara av intresse för dig.
- Jag don ' tycker verkligen att den ' är för bred. ' är ganska möjligt att ge ett relativt kort svar som förklarar vad en funktion för utbyte-korrelation är, och påpekar att den hänvisar till den sista termen i den ekvationen ovan och pratar lite om B3LYP själv.
Svar
”The theory of theory” är ett snyggt ord för schema som används för att beräkna en molekylers energi. Det finns ganska många sätt att göra det, mest mycket beräkningsmässigt dyra. Emellertid har det nyligen visat sig att tillståndsenergi bara beror på elektrontäthetsfördelningen, och detaljer om korrelationen av elektronrörelser är härledda från nämnda fördelning i sin helhet. Detta gav upphov till densitetsfunktionella metoder, där istället för att ta hänsyn till alla detaljer om elektronrörelse endast elektrondensitet beaktas. Teoretiskt gör detta det möjligt att sänka beräkningskraven från fjärde-sjunde (beror på vilken metod som används) kraften för antalet basfunktioner till endast tredje effekten av nämnda nummer. Det här är en stor sak.
Problemet är att det exakta och universella sättet att hämta energi från ett elektronsystem från deras distribution är okänt. Således testades många olika sätt och de mest framgångsrika gjorde det till tillgänglig programvara.
De flesta av dessa sätt – funktionalitet – delar upp energin i systemet i flera delar. Vissa av dem kan vara kända exakt, såsom energi av elektron-nukleui-interaktion. Vissa är emellertid inte, såsom energi av elektron-elektron-interaktion. Ändå övervägdes flera gränsfall inom teoretisk fysik. Specifikt är funktionell för elektrongas känd och användes. Detta gav upphov till så känd lokal densitet. Det fungerar acceptabelt i många fall.
Ett intressant alternativ är att lägga till så känt exakt utbyte i mixen. I grund och botten är exakt utbyte ett försök att genomdriva Pauli-principen för hand, dvs. att två elektroner med samma snurr inte kan uppta samma plats. Problemet är att en del av den redan ingår i bas-LDA, så att medlemmen vanligtvis betraktas med reducerad vikt, säg 0,25.
Ett annat möjligt sätt är att försöka inkludera medlemmar beroende på elektrondensitet gradient, för att erkänna att elektrontätheten i en molekyl varierar från punkt till punkt. Detta är känt som GGA-tillvägagångssätt.
B3lyp är en funktionell, som inkluderar exakt utbyte och GGA-korrigeringar utöver LDA-elektron-elektron- och elektronkärnenergi. Delarnas vikter var lämpliga för att reproducera geometrin hos en testsvit med små molekyler. Som sådan är det tveksamt att använda b3lyp för beräkningar med tyngre atomer.
Densitetsfunktioner fungerar dåligt när dispersionsinteraktioner spelar en viktig roll, tankekorrigeringsscheman för detta är också kända.
Ytterligare detaljer är inte viktiga för dig just nu. Men överväg att ta en bok om DFT och kvantkemi i allmänhet. Om du någonsin slutar med ”riktig” kemi, skulle det vara praktiskt, eftersom beräkningskemidokument finns i stort antal och ofta ger betydande insikt.