《AIM和ELF理論方法及套用的新拓展》是依託河北師範大學，由鄭世鈞擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：AIM和ELF理論方法及套用的新拓展
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄭世鈞
- 依託單位：河北師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目的研究是在現有AIM和ELF理論框架的基礎上，提出新的電子密度拓撲分析模型，建立新的計算方法和程式，探討分子結構和化學反應性能新的表征方法及規律。對利用量子化學計算方法得到的密度矩陣進行處理，分別得到電子密度、電子自旋密度、π電子密度、激發態電子密度以及分子生成密度差等，並利用新的模型方法進行拓撲分析研究，探討這些電子分布函式及電子定域函式的關鍵點、原子界面、Basin等處的拓撲指標和積分，建立化學鍵分類和定量描述的新模型和指標。通過對典型弱鍵體系(氫鍵、鹵鍵、鋰鍵、惰性原子鍵、非典型鍵等)等的電子密度拓撲分析，總結這些弱鍵體系的異同點，討論其作用本質。研究反應途徑 (IRC) 中化學鍵的斷裂和生成過程，並將這一理論方法套用到固體材料的結構和性能的研究中，探討晶體中原子（離子）之間的成鍵作用。
結題摘要
本項目的研究改進了現有的電子密度拓撲程式：對量子化學計算方法得到的密度矩陣進行處理，分別得到電子密度差、電子自旋密度、π電子密度、激發態電子密度以及分子生成密度差等，推出了新版本GTA-2012程式。並利用新的模型方法對典型體系中的化學鍵進行了研究。主要包括 (1) 氫鍵、鹵鍵、鋰鍵等弱化學鍵的性質研究：討論了π電子在含苯的弱相互作用體系中的作用、鹵鍵的結構和作用本質，並對氫鍵和鹵鍵進行了比較研究。結果表明，π電子在π型氫鍵和鹵鍵的形成過程中起著重要作用。氫鍵和鹵鍵的主要區別在於原子積分性質的不同，氫鍵的形成引起氫原子能量的升高，而鹵鍵的形成伴隨鹵原子能量的降低。氫原子積分性質的變化程度與氫鍵鍵能無關，而鹵原子積分性質的變化程度隨鹵鍵強度的增加而增大。(2) 晶體中的化學鍵性質研究：對主族金屬簇合物及過渡金屬簇合物中的金屬-金屬鍵性質進行了理論研究，利用電子定域函式的關鍵點、原子界面、Basin等處的拓撲指標和積分等拓撲性質對兩類金屬-金屬鍵的性質進行了分析比較。(3) 反應過程中的化學鍵變化的電子密度拓撲分析，討論了其作用本質。主要討論了CH3SO異構化和(H)FNO異構化反應途徑過程中化學鍵的斷裂和生成情況，從AIM和ELF理論角度討論化學鍵的變化。接果表明，AIM和電子定域函式ELF均是描述化學反應過程中的化學鍵變化的有力工具。該本項目的研究進一步豐富和發展了AIM 理論，促進了化學鍵理論的發展。
