理論與計算化學發展戰略研究

《理論與計算化學發展戰略研究》是依託北京大學，由黎樂民擔任負責人的專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：理論與計算化學發展戰略研究
• 項目負責人：黎樂民
• 依託單位：北京大學
• 項目類別：專項基金項目

項目摘要

理論與計算化學大體可分為電子結構理論、動態過程理論和統計理論三個分支。電子結構計算方法包括廣泛套用的從頭計算法、密度泛函方法、蒙特卡羅方法和在發展中的一階密度矩陣泛函方法、二階密度矩陣理論方法等；動態過程理論研究包括化學反應動態學、分子動力學模擬、輸運過程理論、電子-振動耦合作用、量子耗散動力學等；統計理論包括近平衡體系統計力學、非平衡體系統計力學與量子耗散理論等。理論與計算化學方法在化學和材料、生命、能源、環境科學的相關領域中被廣泛套用，包括闡明物質電子結構與其性能的關係、化學反應或催化過程機理、生命現象中的化學過程，各種實驗測定譜的理論解析以及材料設計、藥物設計等，對學科的發展起重要推動作用。本項目將對理論與計算化學的上述重要方面開展深入調查研究，分析存在的關鍵問題和解決的可能途徑與發展前景，提出促進我國理論與計算化學發展以及提高其對化學與相關學科促進作用的學科發展規劃建議。

結題摘要

基於理論與計算研究的發展,化學從“純實驗科學”逐步轉變為依靠實驗-計算-理論三方面的工作協同推動的科學，進入發展的新階段。理論與計算研究已經成為化學中重要的乃至不可缺少的組成部分，理論分析結合計算模擬與實驗研究配合互動，顯著提高化學探索研究的成功率。理論與計算化學的發展對化學科學的進步起重大推動作用，其發展的水平，標誌化學科學成熟的程度。當前這一學科正處於蓬勃發展階段，制定正確的發展戰略、建立合理的資助機制和採取必要政策措施促進其發展有重要戰略意義，不但推動我國理論與計算化學本身的發展，對化學整體以及相關學科的發展進步也會有重要促進作用。 項目組按計畫開展工作，設立全面涵蓋理論與計算化學領域的五個專題：電子結構理論與計算方法、化學中的統計力學、微觀反應機理和反應動態學、材料科學中的問題、生命科學與藥物化學問題，由項目組成員分工負責。各專題下設10個左右的主題，邀請國內相關領域優秀中青年專家五十餘人參加工作，分工收集專題學術資料與分析研究，合作探討學科發展規律與可能的突破性進展。以全局性視角、前瞻性觀點，考慮未來10到20年期間學科的發展前景開展研究工作。在進行全面文獻調研、舉辦專題學術研討會、學科發展戰略座談會、科學與技術前沿論壇等一系列學術活動的基礎上，項目組成員與主題負責人協力寫出《理論與計算化學發展戰略》研究報告，經中國科學院化學部常委會驗收通過，交付科學出版社出版。 在研究報告中，論述了理論與計算化學在基礎科學中的重要地位；總結理論與計算化學的發展歷程，闡述四個發展階段的標誌性進展；分析學科發展規律，指出理論與計算化學最顯著的特徵是：數學、物理、化學、生命科學、材料科學和計算技術的高度交疊，化學家注意努力吸納其他學科的成果和將成果推廣套用到相關領域對學科的形成和發展起關鍵作用；評述學科現狀和發展趨勢呈現的特徵；展望學科發展前景和發展躍上新台階的標誌；指出當前的主要問題、面對的難題以及解決問題的思路；提出學科整體的重要研究前沿與其基礎理論研究中亟需加強研究的七個關鍵科學問題；分別論述五個專題的研究前沿和存在的關鍵科學問題和解決問題的可能途徑；說明學科發展戰略思路的七個方面，提出四項戰略性措施和八項政策性的建議。鑒於目前沒有公總計算化學軟體平台嚴重影響我國理論與計算化學發展速度，提出《關於建立“計算化學軟體平台專項”的建議》。