《基於Zhu-Nakamura躍遷幾率算法的非絕熱直接動力學模擬方法》是依託西北大學，由於樂擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於Zhu-Nakamura躍遷幾率算法的非絕熱直接動力學模擬方法
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：于樂
- 依託單位：西北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
內轉換和系間竄越是在光化學和光生物反應中廣泛存在的非絕熱過程，具有重要的基礎意義。基於經典軌線的面跳躍動力學成為研究非絕熱過程的主要方法之一，其核心內容是非絕熱躍遷幾率的計算。本項目基於Zhu-Nakamura理論提出一個計算不同自旋電子態間交叉和準簡併情形下系間竄越幾率的新算法。新算法使用兩點和三點模型尋找交叉點，並且只需要交叉區域勢能、能量梯度合旋軌耦合矩陣元即可計算系間竄越幾率並處理躍遷後分子運動調整。新算法與已有的內轉換幾率算法理論框架一致，兩者結合可以通用化地處理光化學反應過程中相同和不同自旋電子態間非絕熱躍遷。基於此算法，本項目擬發展一種新的非絕熱直接動力學程式，為大分子體系或涉及多個電子態的複雜光化學反應動力學實時模擬提供有力的計算支持。
結題摘要
本項目的研究目標是發展基於Zhu-Nakamura公式的系間竄越幾率算法並將其與現有的內轉換幾率算法結合，構建可同步處理圓錐交叉、避免交叉型系間竄越和準簡併型系間竄越非絕熱躍遷幾率的算法體系和從頭算動力學模擬程式開發。截止項目結題，上述目標均已實現並在示例光反應體系上進行了測試。此外,我們還在以下方面對模擬程式進行了改進：制定標準化輸入和輸出檔案、隨軌線演化實時計算SOC、簡併型避免交叉區域的躍遷點搜尋、同位素效應模擬、適用於研究多步反應的產物分離方法。本項目首次提出的改進的Zhu-Nakamura躍遷幾率算法僅需隨軌線演化獲取勢能、能量梯度和旋軌耦合矩陣元即可計算分子在當前構型由所處電子態向相鄰自旋相同或不同電子態的躍遷幾率，克服了傳統的fewest-switch方法對非絕熱耦合矩陣元的依賴,並且在精度水平一致的前提下我們的方法具有更加優越的計算效率。本項目所發展的方法和程式為開展更大分子體系、高激發電子態，不同自旋電子態和多通道競爭反應過程的動力學理論研究鋪平了道路。
