電子密度拓撲分析理論方法的拓展研究

《電子密度拓撲分析理論方法的拓展研究》是依託河北師範大學，由孟令鵬擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：電子密度拓撲分析理論方法的拓展研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：孟令鵬
• 依託單位：河北師範大學

項目摘要

分子中的原子量子理論(QTAIM)是描述分子（晶體）結構的有效理論方法之一，近年來受到廣泛的關注和迅速的推廣套用。本項目將開展基於QTAIM理論的新模型、新方法研究。建立電子定域函式劃分的Basin中各類能量等物理量的積分方法，實現能量密度函式和福井函式的拓撲分析；建立離散密度函式的拓撲分析方法，實現晶體的電子密度拓撲分析；建立並完善密度差函式及密度流模型，實現基於密度差函式的分子相互作用的能量分解方案和分子形成過程中化學鍵特性的研究；推出擁有自主智慧財產權的電子密度拓撲分析程式GTA2017，開展分子、晶體和化學反應過程中化學鍵特徵的系統研究，建立新的化學鍵分類指標。通過本項目的研究為理論化學和實驗化學研究提供新的更有效的理論基礎和研究方法。

結題摘要

本項目主要研究電子密度拓撲分析新的模型，建立相應的計算方法和程式，並探討分子、晶體和化學反應過程中化學鍵的電子密度函式拓撲性質及其變化規律。本項目改進和拓展了現有的電子密度拓撲分析程式，設計了“原子價域”模型和價域內物理量的精確算法。根據原子價域內的各物理量可以更好的描述化學鍵的強度、性質、極性等參量。建立了離散點局部曲面擬合的計算方法，用於固體中電子密度的拓撲分析。實現了分子生成密度差(MFDD)和躍遷密度差 (TRDD)的計算方法，用於探討分子形成和狀態躍遷過程中分子結構及化學鍵的變化。進一步完善了反應過程中“結構過渡態”和“結構過渡區”模型，建立了一套判斷化學鍵斷裂與生成的拓撲指標體系。推出擁有自主智慧財產權的電子密度拓撲分析程式GTA2017。套用這些新模型和算法，深入系統地研究了分子、晶體和化學反應中化學鍵的拓撲性質，如鹵鍵、磷鍵、硫鍵以及金屬-金屬鍵等。本項目的研究必將為理論化學和實驗化學研究提供新的更有效的理論基礎和研究方法。