【摘要】 量子化学=将量子力学研究手段用于化学体系(词语境下主要指分子、团簇这些孤立体系)的研究当中。

我们发现很多人在看完我们前面的文章之后,对量子化学、第一性原理和分子模拟者三者之间的区别又有点糊涂了,特别是明明在量子化学中已经出现过的项目,结果在第一性原理中又重复出现,是不是写错了?对, 你没有看错,也没有写错,它俩都可以计算这个项目,它们也确实有一定的联系,接下来我们为大家进行简单介绍一下吧。

量子化学=将量子力学研究手段用于化学体系(词语境下主要指分子、团簇这些孤立体系)的研究当中。

广义的分子模拟几乎包含所有计算化学牵扯的范畴,你去看J. Mol. Model.期刊、专著Molecular modelling Principles and applications(Leach A.R.)就知道几乎什么类型的计算研究主题都能算进去。狭义的分子模拟主要指分子动力学、蒙特卡罗、分子对接等手段。

第一性原理这个词的字面意思和目前一般的指代有明显出入。原意是基于不依赖于经验参数的理论方法进行的研究,如今通常泛指通过量子力学手段研究周期性体系(很大程度上和“固体量子化学”划等号,主要研究固体和表面)。第一性原理计算目前主要基于DFT理论,而哪怕很多常用的DFT泛函里包含经验参数,仍叫第一性原理计算,不那么较真。

一般来说,第一性原理和量子化学都可以用波函数计算薛定谔方程,同样也都包含DFT方法。不过第一性原理侧重于解决物理方面的问题,而量子化学则将注意力集中到化学反应,官能团活性等等。再打个比方,某位做化学实验的老师让他的同事帮忙写程序预测结果。他找到了三个老师,每人各写一个程序。生物系老师在力学系老师的帮助下写了分子模拟程序,物理系老师写了第一性原理程序,化学系老师写了量子化学程序。后来他们发现,这三个程序有些功能是互补的。

 

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