Métodos semiempíricos y compuestos
Entre los modelos empíricos económicos y las teorías de función de onda más rigurosas se encuentran los métodos semiempíricos y compuestos, que intercambian aproximaciones seleccionadas o combinaciones inteligentes por precisión a un costo reducido.
Definition
Una agrupación de estrategias químico-cuánticas que introducen parámetros empíricos, combinan varios cálculos o extienden el formalismo para manejar la correlación fuerte y la relatividad, equilibrando la precisión con el costo computacional.
Scope
Cubre los métodos semiempíricos de orbitales moleculares que parametrizan o ignoran integrales costosas, los enfoques multirreferenciales y multiconfiguracionales para sistemas donde un solo determinante falla, los protocolos compuestos de 'química modelo' que combinan cálculos para alcanzar una alta precisión termoquímica de manera asequible, y los métodos relativistas para elementos pesados. Estos complementan la estructura electrónica de referencia única estándar y los métodos funcionales de densidad.
Sub-topics
Core questions
- ¿Cómo logran los métodos semiempíricos la velocidad al aproximar o parametrizar integrales?
- ¿Cuándo falla un determinante de referencia único, requiriendo métodos multirreferenciales?
- ¿Cómo alcanzan los protocolos compuestos una alta precisión a un costo moderado?
- ¿Cuándo deben incluirse los efectos relativistas para los elementos pesados?
Key theories
- Aproximación y parametrización integral
- Los métodos semiempíricos ignoran o aproximan las integrales de repulsión de electrones más costosas y las reemplazan con parámetros ajustados a los datos, ganando órdenes de magnitud en velocidad.
- Químicas modelo compuestas
- Los esquemas aditivos combinan resultados de diferentes métodos y conjuntos de bases para estimar un resultado de alto nivel que sería demasiado costoso de calcular directamente, buscando la precisión química en la termoquímica.
Clinical relevance
Estos métodos extienden la química computacional a regímenes que los enfoques estándar no pueden manejar de manera asequible: moléculas muy grandes y cribado con métodos semiempíricos, sistemas fuertemente correlacionados y excitados con métodos multirreferenciales, termoquímica de referencia con esquemas compuestos y química de elementos pesados con métodos relativistas.
History
Los métodos semiempíricos surgieron de la teoría de Hückel y Pariser-Parr-Pople a través de los modelos MNDO, AM1 y PM3 de Dewar; los métodos multiconfiguracionales como CASSCF fueron desarrollados por Roos y otros; los esquemas compuestos como los métodos Gaussian-n y Weizmann surgieron en la década de 1990 para ofrecer una precisión de referencia.
Key figures
- Michael Dewar
- Walter Thiel
- Björn Roos
- Larry Curtiss
Related topics
Seminal works
- thiel2014
- cramer2004
Frequently asked questions
- ¿Siguen siendo relevantes los métodos semiempíricos dados los ordenadores rápidos?
- Sí; siguen siendo valiosos para sistemas muy grandes, cribado de alto rendimiento y como componentes rápidos en flujos de trabajo multiescala y de aprendizaje automático donde el tratamiento ab initio completo no es práctico.
- ¿Qué calcula realmente un método compuesto?
- Combina varios cálculos más pequeños, típicamente un resultado de alta correlación en una base modesta con correcciones de conjunto de bases y otras, para aproximar una energía precisa a un costo mucho menor que el cálculo directo de alto nivel.