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大分子和凝聚相体系的快速量子化学计算:普适的基于能量的分块方法的发展和应用

科学通报 2018年第33期63卷 3427-3441页

作者：廖康程正李云志赵东波李伟黎书华南京大学化学化工学院介观化学教育部重点实验室理论与计算化学研究所南京210023

大分子和凝聚相体系的量子化学计算是理论化学的挑战之一,为了处理实验研究中越来越复杂的体系,线性标度的量子化学方法发展一直是理论研究的热点.由于简单有效且易于推广,基于能量的分块方法近十几年来得到较快的发展.本文主要介绍本... 详细信息

大分子和凝聚相体系的量子化学计算是理论化学的挑战之一,为了处理实验研究中越来越复杂的体系,线性标度的量子化学方法发展一直是理论研究的热点.由于简单有效且易于推广,基于能量的分块方法近十几年来得到较快的发展.本文主要介绍本课题组的普适的基于能量的分块量子化学方法的发展和应用,包括大体系的基态能量、结构和性质、局域激发态的计算方法及周期性体系的算法.该方法有望应用于多种类型的大体系(包括团簇、超分子、生物体系、分子晶体和溶液等)的能量、结构、振动光谱、核磁化学位移及电子吸收光谱等性质的计算.

关键词：量子化学计算大分子凝聚相体系线性标度基于能量的分块方法

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理论化学与新能源

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化学进展 2009年第11期21卷 2271-2284页

作者：陈兆旭黄玉成李哲康国俊南京大学化学化工学院介观化学教育部重点实验室理论与计算化学研究所南京210093

随着化石燃料的迅速消耗和环保问题的日益严重,新能源研究成为全球性的热点问题;理论化学正为越来越多的科研人员应用到众多研究领域中。本文就理论化学在燃料电池、储氢材料和太阳能电池材料中的研究和应用进行了述评。

关键词：理论化学新能源燃料电池太阳能电池储氢材料

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采用12种密度泛函理论方法表征三种三价铀复合物（英文）

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物理化学学报 2015年第7期31卷 1283-1301页

作者：丁万见方维海柴之芳王东琪北京师范大学化学学院理论及计算光化学教育部重点实验室中国科学院高能物理研究所中国科学院核辐射与核能技术重点实验室苏州大学核药物与交叉科学学院

比较了BP86、PBE、B3LYP、B3PW91、BHand HLYP、PBE0、X3LYP、CAM-B3LYP、TPSS、M06L、M06和M06-2X等12种采用了广义梯度近似(GGA、hybrid GGA、meta-GGA和hybrid meta-GGA)的密度泛函理论(DFT)方法在三个三价铀复合物表征中的应用.研究模型采用铀复合物催化CO2和CS2官能团化反应中的三个中间体(Tp*)2U-η1-CH2Ph(Cpd2),(Tp*)2U-κ2-O2CCH2Ph(Cpd3)和(Tp*)2U-κ2-S2CCH2Ph(Cpd4).研究发现,B3LYP和B3PW91在几何结构和电子结构方面优于其它方法.基于分子轨道理论的MP2方法在Cpd2和Cpd3的表征中给出与DFT方法相近的结果,而在Cpd4的表征中表现出较大的差异.这可能是由于同样是单参考态方法的MP2捕捉到了与DFT方法不同的电子结构.同时,通过对比分别采用小核赝势(5f-in-valence)和大核赝势(5f-in-core)基组处理铀原子的计算结果,发现对测试的模型体系,两种处理方法可获得相近的热力学能量.与以往主要关注高价态锕系复合物的处理方法的评估工作不同,本项工作适应逐渐增加的对低价态锕系分子体系的研究的需求,对12种常用的密度泛函理论方法在低价态锕系复合物研究中的应用进行了评估,期望为处理类似体系的研究工作提供参考.

关键词：密度泛函理论三价铀复合物锕系计算化学 QTAIM

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恢复蛋白Recoverin正则模式分析的理论研究

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高等学校化学学报 2009年第10期30卷 2055-2058页

作者：李吉来耿彩云步宇翔陈效华王军黄旭日孙家锺山东大学化学与化工学院胶体与界面化学教育部重点实验室济南250100 吉林大学理论化学研究所理论化学计算国家重点实验室长春130021

采用旋转平移块方法对Ca2+/豆蔻酰基开关进行了正则模式分析(NMA).研究结果表明,恢复蛋白(Recoverin)的T态的N-末端与C-末端易于发生刚体逆向旋转,一旦结合Ca2+,很容易发生构象变化,形成具有双向构象转变特征的I态.I态是一个中间结构,... 详细信息

采用旋转平移块方法对Ca2+/豆蔻酰基开关进行了正则模式分析(NMA).研究结果表明,恢复蛋白(Recoverin)的T态的N-末端与C-末端易于发生刚体逆向旋转,一旦结合Ca2+,很容易发生构象变化,形成具有双向构象转变特征的I态.I态是一个中间结构,既可以发生构象回转到T态,又可以继续相对旋转到R态,使豆蔻酰基完全暴露,从而行使其信号传导生物功能.从低频振动模式分析可以看出,恢复蛋白具有构象转变这一本质属性.

关键词：变构过程信号传导正则模式分析低频振动

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2-氨基-2-咪唑啉异构化和质子迁移溶剂效应的密度泛函计算和Monte Carlo模拟

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高等学校化学学报 2005年第5期26卷 907-911,F008页

作者：薛英张慧谢代前鄢国森四川大学化学学院教育部绿色化学和技术重点实验室南京大学化学系理论与计算化学研究所南京210093

采用密度泛函理论和MonteCarlo模拟方法研究了2-氨基-2-咪唑啉在气相和水中的异构现象和质子迁移反应.考虑了直接迁移和水助催化迁移等两种质子迁移途径.气相中稳定点的几何结构和热力学性质是在B3LYP/6-311+G**理论水平上计算得到的.... 详细信息

采用密度泛函理论和MonteCarlo模拟方法研究了2-氨基-2-咪唑啉在气相和水中的异构现象和质子迁移反应.考虑了直接迁移和水助催化迁移等两种质子迁移途径.气相中稳定点的几何结构和热力学性质是在B3LYP/6-311+G**理论水平上计算得到的.溶剂效应的研究结果表明,水作为溶剂可降低直接迁移途径的速率,有利于水助催化反应途径的进行.

关键词： 2-氨基-2-咪唑啉质子迁移溶剂效应 Monte Carlo模拟

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A Global ab initio Potential Energy Surface for F+H_(2)→HF+H

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Chinese Journal of Chemical Physics 2006年第2期19卷 96-98页

作者：许传秀谢代前张东辉南京大学化学化工学院理论与计算化学研究所教育部介观化学重点实验室南京210093 中国科学院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室理论与计算化学中心大连116023

A global three dimensional potential energy surface for the F＋H2→HF＋H reaction has been developed by spline interpolation of about 15,000 symmetry-unique ab initio points, obtained from the multi-reference configuration interaction level with Davidson correction using the aug-cc-pV5Z basis set. In the entrance channel the spin-orbit coupling energy is also included.

关键词： Potential energy surface Multi-reference configuration interaction Spin-orbit coupling FH2

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基质金属蛋白酶的新型抑制剂效能的理论研究

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高等学校化学学报 2009年第8期30卷 1592-1595页

作者：李岱霖郑清川张红星姬海涛杨金刚房学迅吉林大学理论化学研究所理论化学计算国家重点实验室长春130023 吉林大学理论化学研究所分子酶学工程教育部重点实验室长春130023

采用分子力学和分子动力学方法,考察了MMPs抑制剂、焦性没食子酸(Pyrogallic acid)和杨梅黄酮(Myricetin)与MMP-7的具体结合方式以及相互作用的情况.研究结果表明,在与MMP-7结合时,杨梅黄酮比焦性没食子酸具有更高的亲合性,因此杨梅黄酮... 详细信息

采用分子力学和分子动力学方法,考察了MMPs抑制剂、焦性没食子酸(Pyrogallic acid)和杨梅黄酮(Myricetin)与MMP-7的具体结合方式以及相互作用的情况.研究结果表明,在与MMP-7结合时,杨梅黄酮比焦性没食子酸具有更高的亲合性,因此杨梅黄酮对MMP-7有更好的效能,这与实验测得的活性顺序相符.另外,密度泛函理论的计算结果表明,此类抑制剂能够通过ZBG以单配位的形式与MMPs的Zn2+相互作用.理论计算的结果可能有助于抑制剂的设计及其效能的改善.

关键词：基质金属蛋白酶分子对接密度泛函理论焦性没食子酸杨梅黄酮

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含BF配体的锇羰基化合物Os(BF)(CO)n(n=4，3)和Os2(BF)2(CO)n(n=7，6，5，4)稳定性的理论研究

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高等学校化学学报 2015年第11期36卷 2241-2250页

作者：彭彬罗琼李楠张秀辉李前树华南师范大学量子化学计算研究中心环境理论化学教育部重点实验室广州510631 北京理工大学理学院爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 陕西师范大学化学化工学院应用表面与胶体化学教育部重点实验室西安710139

采用MPW1PW91和BP86 2种密度泛函方法对中性单核锇羰基化合物Os(BF)(CO)n(n=4,3)及双核锇羰基化合物Os2(BF)2(CO)n(n=7,6,5,4)进行理论计算研究,优化得到22个低能异构体.研究发现,单核配位饱和Os(BF)(CO)4的能量最低的异构体对称性为C2v... 详细信息

采用MPW1PW91和BP86 2种密度泛函方法对中性单核锇羰基化合物Os(BF)(CO)n(n=4,3)及双核锇羰基化合物Os2(BF)2(CO)n(n=7,6,5,4)进行理论计算研究,优化得到22个低能异构体.研究发现,单核配位饱和Os(BF)(CO)4的能量最低的异构体对称性为C2v,其BF基团在三角双锥赤道面上.该异构体失去1个赤道面上的CO可得到Os(BF)(CO)3的能量最低异构体.单核Os(BF)(CO)n(n=4,3)的能量最低异构体的BF基团都位于配体三角双锥及缺顶点结构的赤道面上.配位饱和双核Os2(BF)2(CO)7有4个能量接近的异构体,其中能量最低的异构体结构中含有2个呈蝶形的桥配位BF基团.配位不饱和的Os2(BF)2(CO)6的2个能量接近的异构体结构相似,2个桥配位BF基团与2个Os原子构成平行四边形结构单元.配位不饱和的Os2(BF)2(CO)5和Os2(BF)2(CO)4的能量最低异构体都含有由2个桥配位BF基团与2个Os原子构成的平行四边形结构单元.双核Os2(BF)2(CO)n(n=7,6,5,4)能量最低异构体的BF基团都以桥配位形式和Os原子相连.离解能研究表明,单核配位饱和的Os(BF)(CO)4具有一定的热力学稳定性.双核的Os2(BF)2(CO)n(n=7,6)失去1个CO或者分裂为单核的Os(BF)(CO)4或Os(BF)(CO)3所需能量较高,表明其具有一定的热力学稳定性.

关键词：密度泛函理论 BF配体锇羰基化合物理论研究

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噻吩低聚物能级结构的量子化学研究

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高等学校化学学报 2004年第6期25卷 1104-1107页

作者：杨国波周印华田文晶周新潘清江任爱民吉林大学超分子结构与材料教育部重点实验室长春130023 吉林大学理论与计算化学国家重点实验室长春130023

用量子化学方法计算了系列 EDOT低聚物的紫外 -可见吸收光谱和前线分子轨道 ,得到了相应的能级结构参数 .与实验值进行对比发现 ,计算值与实验值具有相同的变化趋势 .计算结果表明 ,通过选择性地改变共轭主链的长度、取代基的位置和取... 详细信息

用量子化学方法计算了系列 EDOT低聚物的紫外 -可见吸收光谱和前线分子轨道 ,得到了相应的能级结构参数 .与实验值进行对比发现 ,计算值与实验值具有相同的变化趋势 .计算结果表明 ,通过选择性地改变共轭主链的长度、取代基的位置和取代基的类型 ,可以规律性地改变化合物光谱性质和能级结构 .

关键词：噻吩低聚物量子化学计算能级结构

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纳米粒子接枝双峰聚合物链的模拟研究

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中国科学：技术科学 2019年第12期49卷 1507-1513页

作者：薛耀红邢继媛钟俊东贺敏伟刘鸿广东财经大学信息学院广州510320 吉林大学理论化学研究所理论化学计算实验室长春130023 华南师范大学化学与环境学院环境理论化学教育部重点实验室广州510006

向聚合物基底中添加纳米粒子可用来制备聚合物纳米复合材料,而纳米粒子在基底中的分散性和稳定性问题是多年来制约其大规模应用的关键因素.采用聚合物配体链来修饰纳米粒子,是实现对纳米粒子稳定性调节的一种可行方案.在众多接枝聚合物... 详细信息

向聚合物基底中添加纳米粒子可用来制备聚合物纳米复合材料,而纳米粒子在基底中的分散性和稳定性问题是多年来制约其大规模应用的关键因素.采用聚合物配体链来修饰纳米粒子,是实现对纳米粒子稳定性调节的一种可行方案.在众多接枝聚合物链的纳米粒子中,双峰聚合物刷接枝的纳米粒子在聚合物基底中表现出超强的分散性和稳定性.本文采用分子动力学方法,模拟研究了双峰聚合物链接枝到纳米粒子表面的grafting-to反应过程.模拟研究表明,影响grafting-to反应过程的因素是多重的,包括双峰聚合物链中短链所占的比例、聚合物链的浓度等因素.研究表明,反应前期聚合物链长度影响很微弱,但反应后期长链的反应速率、接枝效率都会明显降低.此外,在低浓度体系中,接枝过程并不受聚合物链长度的影响,遵循"就近原则"接枝;但在高浓度体系中,纳米粒子明显表现出"选择性"地接枝短链的行为.该研究的结论对实现聚合物纳米复合材料性能的精细调控具有一定的指导意义.

关键词：分子动力学双峰聚合物链聚合物纳米复合材料接枝

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