量子化學計算應用在哪裡

⑴ 量子化學它在化學反應動力學方面的應用有哪些

量子化學是理論化學的一個分支學科，是將量子力學的原理和方法應用到化學問題研究中而產生的一門學科，經過化學家們的努力，量子化學理論和計算方法在近幾十年來取得了很大的發展，在定性和定量地闡明許多分子、原子和電子尺度級問題上已經受到足夠的重視。目前，量子化學已被廣泛應用於化學的各個分支以及生物、醫葯、材料、環境、能源、軍事等領域，取得了豐富的理論成果，並對實際工作起到了很好的指導作用。量子化學可分基礎研究和應用研究兩大類，基礎研究主要是尋求量子化學中的自身規律，應用研究是利用量子化學方法處理化學問題，用量子化學的結果解釋化學現象。80年代以來，隨著計算機和大型工作站的出現以及有關量子化學計算軟體的大量推出（例如GSMESS系列，HONDO系列，GAUSSIAN系列等程序包的推出），使量子化學計算方法成為化學計算理論研究的主流。量子化學計算方法可用於解釋或預測原子，分子和晶體的各種性質，包括分子的能量和結構，化學反應路徑，過渡態的能量和結構，分子軌道，原子電荷，成健和化學反應能量，極化率和超極化率，各向異性超精細耦合常數，靜電勢以及電子密度等。其應用范圍也不斷擴大，涉及到化學各分支學科，並取得了可喜的成果。下面主要講述的是2008年來量子化學應用研究的進展。

⑵ 應用量子化學計算有什麼意義和作用

應用量子化學計算有什麼意義和作用
量子化學（quantum
chemistry）是理論化學的一個分支學科，是應用量子力學的基本原理和方法研究化學問題的一門基礎科學。研究范圍包括穩定和不穩定分子的結構、性能及其結構與性能之間的關系；分子與分子之間的相互作用；分子與分子之間的相互碰撞和相互反應等問題。

⑶ 深圳的話，超算中心部署了哪些常用的量子化學計算方面的軟體呢

超算中心配置了Gaussian、Turbomole、Gamess-UK軟體，提供了高性能量子化學計算服務。從量子力學的基本原理出發，通過求解薛定諤方程來解決分子的電子結構，應用於新材料，新能源，化學，化工，生物化學，物理化學，環境分析，葯物研發等產業領域。

⑷ 現量子化學有哪些應用

事實上量化是一個基礎學科,大部分的化學問題如果從微觀上去理解,都要用到量化.比如化學鍵的形成與強弱,物質的熱學光學電學特性等等.最直接的應用可能是量化計算了,應用量化的原理,使用電腦計算,預測化學過程,解釋化學現象.

⑸ 量子化學的應用范圍

（一）在建築材料方面的應用
水泥是重要的建築材料之一。1993年，計算量子化學開始廣泛地應用於許多水泥熟料礦物和水化產物體系的研究中，解決了很多實際問題。
鈣礬石相是許多水泥品種的主要水化產物相之一，它對水泥石的強度起著關鍵作用。程新等[1 ,2]在假設材料的力學強度決定於化學鍵強度的前提下，研究了幾種鈣礬石相力學強度的大小差異。計算發現，含Ca鈣礬石、含Ba 鈣礬石和含Sr 鈣礬石的Al -O鍵級基本一致，而含Sr 鈣礬石、含Ba 鈣礬石中的Sr，Ba 原子鍵級與Sr-O，Ba -O共價鍵級都分別大於含Ca 鈣礬石中的Ca 原子鍵級和Ca -O共價鍵級，由此認為，含Sr 、Ba 硫鋁酸鹽的膠凝強度高於硫鋁酸鈣的膠凝強度[3]。
將量子化學理論與方法引入水泥化學領域，是一門前景廣闊的研究課題，它將有助於人們直接將分子的微觀結構與宏觀性能聯系起來，也為水泥材料的設計提供了一條新的途徑[3]。
（二） 在金屬及合金材料方面的應用
過渡金屬（Fe 、Co、Ni）中氫雜質的超精細場和電子結構，通過量子化學計算表明，含有雜質石原子的磁矩要降低，這與實驗結果非常一致。閔新民等[4]通過量子化學方法研究了鑭系三氟化物。結果表明，在LnF3中Ln原子軌道參與成鍵的次序是：d>f>p>s，其結合能計算值與實驗值定性趨勢一致。此方法還廣泛用於金屬氧化物固體的電子結構及光譜的計算[5]。再比如說，NbO2是一個在810℃具有相變的物質（由金紅石型變成四方體心），其高溫相的NbO2的電子結構和光譜也是通過量子化學方法進行的計算和討論，並通過計算指出它和低溫NbO2及其等電子化合物VO2在性質方面存在的差異[6]。
量子化學方法因其精確度高，計算機時少而廣泛應用於材料科學中，並取得了許多有意義的結果。隨著量子化學方法的不斷完善，同時由於電子計算機的飛速發展和普及，量子化學在材料科學中的應用范圍將不斷得到拓展，將為材料科學的發展提供一條非常有意義的途徑[5]。 （一）在煤裂解的反應機理和動力學性質方面的應用
煤是重要的能源之一。近年來隨著量子化學理論的發展和量子化學計算方法以及計算技術的進步，量子化學方法對於深入探索煤的結構和反應性之間的關系成為可能。
量子化學計算在研究煤的模型分子裂解反應機理和預測反應方向方面有許多成功的例子， 如低級芳香烴作為碳/ 碳復合材料碳前驅體熱解機理方面的研究已經取得了比較明確的研究結果。由化學知識對所研究的低級芳香烴設想可能的自由基裂解路徑，由Guassian 98 程序中的半經驗方法UAM1 、在UHF/ 3-21G*水平的從頭計算方法和考慮了電子相關效應的密度泛函UB3L YP/ 3-21G*方法對設計路徑的熱力學和動力學進行了計算。由理論計算方法所得到的主反應路徑、熱力學變數和表觀活化能等結果與實驗數據對比有較好的一致性，對煤熱解的量子化學基礎的研究有重要意義。
（二）在鋰離子電池研究中的應用
鋰離子二次電池因為具有電容量大、工作電壓高、循環壽命長、安全可靠、無記憶效應、重量輕等優點，被人們稱之為「最有前途的化學電源」，被廣泛應用於攜帶型電器等小型設備，並已開始向電動汽車、軍用潛水艇、飛機、航空等領域發展。
鋰離子電池又稱搖椅型電池，電池的工作過程實際上是Li + 離子在正負兩電極之間來回嵌入和脫嵌的過程。因此，深入鋰的嵌入-脫嵌機理對進一步改善鋰離子電池的性能至關重要。Ago 等[8] 用半經驗分子軌道法以C32 H14作為模型碳結構研究了鋰原子在碳層間的插入反應。認為鋰最有可能摻雜在碳環中心的上方位置。Ago 等[9 ] 用abinitio 分子軌道法對摻鋰的芳香族碳化合物的研究表明，隨著鋰含量的增加，鋰的離子性減少，預示在較高的摻鋰狀態下有可能存在一種Li - C 和具有共價性的Li - Li 的混合物。Satoru 等[10] 用分子軌道計演算法，對低結晶度的炭素材料的摻鋰反應進行了研究，研究表明，鋰優先插入到石墨層間反應，然後摻雜在石墨層中不同部位里[11]。
隨著人們對材料晶體結構的進一步認識和計算機水平的更高發展，相信量子化學原理在鋰離子電池中的應用領域會更廣泛、更深入、更具指導性。 生物大分子體系的量子化學計算一直是一個具有挑戰性的研究領域，尤其是生物大分子體系的理論研究具有重要意義。由於量子化學可以在分子、電子水平上對體系進行精細的理論研究，是其它理論研究方法所難以替代的。因此要深入理解有關酶的催化作用、基因的復制與突變、葯物與受體之間的識別與結合過程及作用方式等，都很有必要運用量子化學的方法對這些生物大分子體系進行研究。毫無疑問，這種研究可以幫助人們有目的地調控酶的催化作用，甚至可以有目的地修飾酶的結構、設計並合成人工酶；可以揭示遺傳與變異的奧秘， 進而調控基因的復制與突變，使之造福於人類；可以根據葯物與受體的結合過程和作用特點設計高效低毒的新葯等等，可見運用量子化學的手段來研究生命現象是十分有意義的。

⑹ 量子化學能做什麼

量子化學的研究范圍包括穩定和不穩定分子的結構、性能，及其結構與性能之間的關系；分子與分子之間的相互作用；分子與分子之間的相互碰撞和相互反應等問題。
量子化學可分基礎研究和應用研究兩大類，基礎研究主要是尋求量子化學中的自身規律，建立量子化學的多體方法和計算方法等，多體方法包括化學鍵理論、密度矩陣理論和傳播子理論，以及多級微擾理論、群論和圖論在量子化學中的應用等。應用研究是利用量子化學方法處理化學問題，用量子化學的結果解釋化學現象。
量子化學的研究結果在其他化學分支學科的直接應用，導致了量子化學對這些學科的滲透，並建立了一些邊緣學科，主要有量子有機化學、量子無機化學、量子生物和葯物化學、表面吸附和催化中的量子理論、分子間相互作用的量子化學理論和分子反應動力學的量子理論等。
三種化學鍵理論建立較早，至今仍在不斷發展、豐富和提高，它與結構化學和合成化學的發展緊密相聯、互相促進。合成化學的研究提供了新型化合物的類型，豐富了化學鍵理論的內容；同時，化學鍵理論也指導和預言一些可能的新化合物的合成；結構化學的測定則是理論和實驗聯系的橋梁。
其它化學許多分支學科也已使用量子化學的概念、方法和結論。例如分子軌道的概念已得到普遍應用。絕對反應速率理論和分子軌道對稱守恆原理，都是量子化學應用到化學反應動力學所取得的成就。
今後，量子化學在其他化學分支學科的研究方面將發揮更大的作用，如催化與表面化學、原子簇化學、分子動態學、生物與葯物大分子化學等方面。
以上都是來自網路的，個人感覺量化更適合物理背景的研究人員來做，畢竟化學背景的人員數理基礎普遍不太好。

⑺ 計算機在量子化學中的應用

沒有計算機，就不會有今天的量子化學。用量化計算一個分子，說 CuSO4 吧，它有48個原子軌道佔有或可能佔有電子。用這2x48個軌道作為一個基向量（如用擴展基，數目還會更大）進行一次量化計算，要計算至少96x96個積分。這種計算往往要循環上千次。那麼，就會有96x96x1000個積分。人算得過來嗎？

⑻ 量子化學在化學反應動力學方面的應用嗎

目前比較流行的就是直接動力學了。也就是選擇好初始條件，用量子化學計算力，直接模擬一兩個分子會發生什麼。因為化學反應是小概率事件，幾率為1.0E-8～1.0E-5數量級，一般需要模擬幾十萬條軌跡產生化學反應速率的估計。同時化學反應的機理也可以通過看電影看到了。我有個同事一個晚上看了1700多條軌跡，眼睛都腫了。

簡單一點可以總結為，量子化學是反應動力學的基礎，做量化的可以不懂反應動力學，但是做反應動力學的不能不懂量化。畢竟能量和力這兩個動力學模擬最需要的量，目前必須要從量化得來（以後據說可以單獨用機器學習（目前機器學習只能用來基於量化計算的結果做勢能面擬合，量化算得不對也學不明白）或者量子計算搞出來了。不知道確否？）

⑼ 量子化學計算軟體有哪些常用的

這個一般是買的，要幾十萬的，很多做量子計算的單位都開發有自己的程序，通用的如DFT（密度函數原理），如以B3LYP為理論基礎的密度函數法，B3LYP:MM3相結合的IMOMM(The integrated molecular orbital-molecular mechanics method)方法、量子力學/分子力學耦合技術(QM-MM)等。

⑽ 量子化學在化學中的應用

量子化學可分基礎研究和應用研究兩大類，基礎研究主要是尋求量子化學中的自身量子化學的研究結果在其他化學分支學科的直接應用，導致了量子化學對這些學科的