الطرق شبه التجريبية والمركبة
بين النماذج التجريبية الرخيصة ونظريات دالة الموجة الأكثر صرامة تقع الطرق شبه التجريبية والمركبة، التي تستبدل تقريبات مختارة أو تركيبات ذكية بالدقة بتكلفة مخفضة.
Definition
مجموعة من الاستراتيجيات الكيميائية الكمومية التي إما أن تُدخل معلمات تجريبية، أو تجمع عدة حسابات، أو توسع الصياغة للتعامل مع الارتباط القوي والنسبية، موازنةً بين الدقة والتكلفة الحسابية.
Scope
تغطي هذه الطرق شبه التجريبية للمدارات الجزيئية التي تحدد معلمات أو تهمل التكاملات المكلفة، والمناهج متعددة المرجع ومتعددة التكوينات للأنظمة التي تفشل فيها المحددات الفردية، وبروتوكولات 'كيمياء النماذج' المركبة التي تجمع الحسابات للوصول إلى دقة كيميائية حرارية عالية بتكلفة معقولة، والطرق النسبية للعناصر الثقيلة. هذه الطرق تكمل طرق البنية الإلكترونية أحادية المرجع القياسية وطرق الدالة الكثافة.
Sub-topics
Core questions
- كيف تحقق الطرق شبه التجريبية السرعة عن طريق تقريب أو تحديد معلمات التكاملات؟
- متى ينهار المحدد المرجعي الفردي، مما يتطلب طرقًا متعددة المراجع؟
- كيف تصل البروتوكولات المركبة إلى دقة عالية بتكلفة معتدلة؟
- متى يجب تضمين التأثيرات النسبية للعناصر الثقيلة؟
Key theories
- تقريب التكامل وتحديد المعلمات
- تهمل الطرق شبه التجريبية أو تقرب تكاملات تنافر الإلكترونات الأكثر تكلفة وتستبدلها بمعلمات مُعدلة لتناسب البيانات، مما يكسبها سرعة أكبر بعدة درجات.
- كيمياء النماذج المركبة
- تجمع المخططات الإضافية النتائج من طرق ومجموعات أساس مختلفة لتقدير نتيجة عالية المستوى ستكون مكلفة للغاية لحسابها مباشرة، مستهدفة الدقة الكيميائية في الكيمياء الحرارية.
Clinical relevance
توسع هذه الطرق الكيمياء الحاسوبية إلى أنظمة لا تستطيع المناهج القياسية التعامل معها بتكلفة معقولة: الجزيئات الكبيرة جدًا والفحص باستخدام الطرق شبه التجريبية، والأنظمة المترابطة بقوة والمثارة باستخدام طرق متعددة المرجع، والكيمياء الحرارية المعيارية باستخدام المخططات المركبة، وكيمياء العناصر الثقيلة باستخدام الطرق النسبية.
History
نشأت الطرق شبه التجريبية من نظرية هوكل وباريسر-بار-بوبل عبر نماذج ديوار MNDO و AM1 و PM3؛ وقد طُورت طرق متعددة التكوينات مثل CASSCF بواسطة روس وآخرين؛ وظهرت المخططات المركبة مثل طرق Gaussian-n و Weizmann في التسعينيات لتقديم دقة معيارية.
Key figures
- Michael Dewar
- Walter Thiel
- Björn Roos
- Larry Curtiss
Related topics
Seminal works
- thiel2014
- cramer2004
Frequently asked questions
- هل الطرق شبه التجريبية لا تزال ذات صلة بالنظر إلى سرعة أجهزة الكمبيوتر؟
- نعم؛ تظل ذات قيمة للأنظمة الكبيرة جدًا، والفحص عالي الإنتاجية، وكمكونات سريعة في سير عمل متعدد المقاييس والتعلم الآلي حيث يكون العلاج الكامل من المبادئ الأولى غير عملي.
- ماذا تحسب الطريقة المركبة فعليًا؟
- تجمع عدة حسابات أصغر، عادةً نتيجة ارتباط عالٍ في أساس متواضع مع تصحيحات مجموعة الأساس وغيرها، لتقريب طاقة دقيقة بتكلفة أقل بكثير من الحساب المباشر عالي المستوى.