線性標度的明確相關方法及在複雜體系中的套用

《線性標度的明確相關方法及在複雜體系中的套用》是依託南京大學，由李偉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：線性標度的明確相關方法及在複雜體系中的套用
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李偉
• 依託單位：南京大學

項目摘要

本項目致力於將兩種線性標度的電子相關方法與明確相關F12方法相結合，以期望獲得複雜體系接近基組極限的精確結果。對於基於能量分塊(GEBF)的方法，將把我們初步實現的GEBF-MP2-F12、GEBF-CCSD-F12和GEBF-CCSD(T)-F12方法從中等大小的分子簇等推廣到一般性的複雜體系。對於基於局域分子軌道(LMO)的分子中的簇(CIM)方法，擬發展CIM-MP2-F12、CIM-CCSD-F12和CIM-CCSD(T)-F12方法，進一步推廣到開殼層體系計算，並用於GEBF方法無法處理的體系如金屬氧化物、局域自由基的計算。最後，使用發展的GEBF-X-F12和CIM-X-F12[其中X=MP2、CCSD和CCSD(T)]方法直接計算或作為其它電子結構方法如DFT的標定，結合GEBF-DFT、QM/MM等方法，我們將研究複雜體系(包括生物大分子、超分子、溶液體系等)中的相互作用。

結題摘要

本項目中，我們在前期工作基礎上，進一步發展了兩種線性標度的量子化學方法，包括推廣的基於能量的分塊（GEBF）方法和基於局域軌道的分子中的簇（CIM）方法，並取得了一些顯著進展：(1)在GEBF方法框架下，發展了適用於周期性體系的顯式相關方法，包括PBC-GEBF-MP2-F12和PBC-GEBF-CCSD(T)-F12方法，可以在接近基組極限情況下用於溶液和分子晶體等凝聚相體系的相對能量或晶格能的計算；(2)進一步拓展了GEBF和PBC-GEBF方法，實現了大分子和凝聚相體系的結構和光譜性質的預測，包括溶液、分子晶體和無定形固體的電子吸收光譜，分子晶體的發射光譜、離子液體的結構和振動光譜等。(3)改進了GEBF的能量梯度計算，實現了基於GEBF的超快從頭算分子動力學模擬，用於多肽和超分子體系的結構和性質的研究；(4)在CIM方法框架下，發展了雜化CIM方法和多層CIM方法，用於大分子和固體表面的相對能量的準確計算及化學反應的能壘的準確預測；(5)基於GEBF和CIM方法，進一步完善了低標度量子化學（LSQC）程式，以用於多種化學體系的套用研究。本項目的研究成果共發表論文13篇，其中項目負責人通訊作者或第一作者論文9篇，主要發表在國際重要期刊上，如J. Chem. Theory Comput.，Phys. Chem. Chem. Phys.，J. Phys. Chem. A等。基於該項目的成果，項目負責人2016年在“第九屆國際理論化學物理協會大會”（North Dakota, USA）上作邀請報告，在國內重要學術會議上作邀請報告4次。