روشهای نیمهتجربی و ترکیبی
بین مدلهای تجربی ارزانقیمت و دقیقترین نظریههای تابع موج، روشهای نیمهتجربی و ترکیبی قرار دارند که با انتخاب تقریبها یا ترکیبهای هوشمندانه، دقت را با هزینه کمتر مبادله میکنند.
Definition
گروهی از استراتژیهای شیمی کوانتومی که یا پارامترهای تجربی را معرفی میکنند، یا چندین محاسبه را ترکیب میکنند، یا فرمالیسم را برای مدیریت همبستگی قوی و نسبیت گسترش میدهند و دقت را در برابر هزینه محاسباتی متعادل میکنند.
Scope
این بخش شامل روشهای اوربیتال مولکولی نیمهتجربی است که انتگرالهای پرهزینه را پارامتریزه یا نادیده میگیرند، رویکردهای چندمرجعی و چندپیکربندی برای سیستمهایی که یک دترمینان واحد کافی نیست، پروتکلهای ترکیبی «شیمی مدل» که محاسبات را برای دستیابی به دقت ترموشیمیایی بالا با هزینه مناسب ترکیب میکنند، و روشهای نسبیتی برای عناصر سنگین. این روشها مکمل روشهای استاندارد ساختار الکترونی تکمرجعی و تابعی چگالی هستند.
Sub-topics
Core questions
- چگونه روشهای نیمهتجربی با تقریب یا پارامتریزه کردن انتگرالها به سرعت دست مییابند؟
- چه زمانی یک دترمینان مرجع واحد از کار میافتد و نیاز به روشهای چندمرجعی پیدا میشود؟
- چگونه پروتکلهای ترکیبی با هزینه متوسط به دقت بالا میرسند؟
- چه زمانی اثرات نسبیتی باید برای عناصر سنگین در نظر گرفته شوند؟
Key theories
- تقریب و پارامتریزه کردن انتگرال
- روشهای نیمهتجربی پرهزینهترین انتگرالهای دافعه الکترونی را نادیده میگیرند یا تقریب میزنند و آنها را با پارامترهای متناسب با دادهها جایگزین میکنند و به این ترتیب سرعت را چندین مرتبه افزایش میدهند.
- شیمیهای مدل ترکیبی
- طرحهای افزایشی نتایج حاصل از روشها و مجموعههای پایه مختلف را ترکیب میکنند تا یک نتیجه سطح بالا را تخمین بزنند که محاسبه مستقیم آن بسیار پرهزینه خواهد بود و هدف آن دستیابی به دقت شیمیایی در ترموشیمی است.
Clinical relevance
این روشها شیمی محاسباتی را به حوزههایی گسترش میدهند که رویکردهای استاندارد نمیتوانند با هزینه مناسب مدیریت کنند: مولکولهای بسیار بزرگ و غربالگری با روشهای نیمهتجربی، سیستمهای به شدت همبسته و برانگیخته با روشهای چندمرجعی، ترموشیمی مرجع با طرحهای ترکیبی، و شیمی عناصر سنگین با روشهای نسبیتی.
History
روشهای نیمهتجربی از نظریه هوکل و پاریسر-پار-پاپل از طریق مدلهای MNDO، AM1 و PM3 دوار رشد کردند؛ روشهای چندپیکربندی مانند CASSCF توسط روس و دیگران توسعه یافتند؛ طرحهای ترکیبی مانند روشهای گاوسی-n و وایزمن در دهه 1990 برای ارائه دقت مرجع پدیدار شدند.
Key figures
- Michael Dewar
- Walter Thiel
- Björn Roos
- Larry Curtiss
Related topics
Seminal works
- thiel2014
- cramer2004
Frequently asked questions
- آیا روشهای نیمهتجربی با توجه به کامپیوترهای سریع هنوز هم مرتبط هستند؟
- بله؛ آنها برای سیستمهای بسیار بزرگ، غربالگری با توان عملیاتی بالا، و به عنوان اجزای سریع در گردشکارهای چندمقیاسی و یادگیری ماشینی که در آنها درمان کامل اباینیتو غیرعملی است، همچنان ارزشمند هستند.
- یک روش ترکیبی در واقع چه چیزی را محاسبه میکند؟
- این روش چندین محاسبه کوچکتر را ترکیب میکند، معمولاً یک نتیجه همبستگی بالا در یک پایه متوسط با تصحیحات مجموعه پایه و سایر تصحیحات، تا یک انرژی دقیق را با هزینهای بسیار کمتر از محاسبه مستقیم سطح بالا تقریب بزند.