روشهای شیمی کوانتومی نیمهتجربی
روشهای نیمهتجربی با نادیده گرفتن یا تقریب زدن پرهزینهترین انتگرالها و جایگزینی آنها با پارامترهای تنظیمشده بر اساس دادهها، محاسبات اوربیتال مولکولی را تسریع میکنند.
Definition
روشهای تقریبی اوربیتال مولکولی که چارچوب هارتری-فاک را حفظ میکنند اما با پارامترسازی یا حذف انتگرالهای انتخابی با استفاده از دادههای تجربی، هزینه را به شدت کاهش میدهند.
Scope
این بخش طرحهای تقریب انتگرال را که روشهای نیمهتجربی را تعریف میکنند، خانواده نادیده گرفتن همپوشانی دیاتومیک-دیفرانسیلی (NDDO) شامل MNDO، AM1 و PM3، بازپارامترسازیهای جدیدتر و رویکردهای تابع چگالی با پیوند محکم، و مبادلات بین دقت، قابلیت انتقال و سرعت را پوشش میدهد.
Core questions
- کدام انتگرالها نادیده گرفته یا پارامترسازی میشوند و چرا این کار باعث صرفهجویی زیادی در هزینه میشود؟
- پارامترهای نیمهتجربی چگونه تعیین میشوند و بر اساس چه دادههای مرجعی تنظیم میشوند؟
- روشهای اصلی NDDO از نظر دامنه و دقت چه تفاوتهایی دارند؟
- روشهای نیمهتجربی در کجا موفق و در کجا ناموفق هستند؟
Key theories
- نادیده گرفتن همپوشانی دیفرانسیلی
- به طور سیستماتیک انتگرالهای کوچک وابسته به همپوشانی را حذف میکند، تعداد انتگرالهای دو الکترونی را از مرتبه چهارم به یک تعداد قابل مدیریت کاهش میدهد و محاسبات بسیار سریع را امکانپذیر میسازد.
- پارامترسازی تجربی انتگرالها
- انتگرالهای حفظ شده با عبارات پارامتری جایگزین میشوند که بر اساس خواص تجربی یا محاسبات سطح بالاتر تنظیم شدهاند و همبستگی و سایر اثرات را به طور ضمنی کدگذاری میکنند.
Clinical relevance
روشهای نیمهتجربی امکان بررسی شیمی کوانتومی مولکولهای بسیار بزرگ، جستجوهای کانفورماسیونی و غربالگری با توان عملیاتی بالا را فراهم میکنند و به عنوان موتورهای سریع در خطوط لوله چندمقیاسی و یادگیری ماشین عمل میکنند.
History
ریشه در نظریههای هوکل و پاریسر-پار-پاپل دارد؛ خط NDDO از طریق MNDO و AM1 دوار، پارامترسازیهای PM3 و بعداً PMx استوارت، و روشهای مدرن تابع چگالی با پیوند محکم که پوشش و دقت را گسترش میدهند، پیشرفت کرده است.
Key figures
- Michael Dewar
- James Stewart
- Walter Thiel
- Rudolph Pariser
Related topics
Seminal works
- dewar1985
- thiel2014
Frequently asked questions
- آیا نتایج نیمهتجربی قابل اعتماد هستند؟
- آنها برای سیستمهایی که شبیه دادههای آموزشی خود هستند، به ویژه مولکولهای آلی، دقت معقولی دارند، اما ممکن است برای پیوندهای غیرمعمول شکست بخورند و پیشبینی خطاهای آنها دشوارتر از خطاهای سلسلهمراتب سیستماتیک اباینیتو است.
- سرعت آنها در مقایسه با روشهای اباینیتو چقدر بیشتر است؟
- با نادیده گرفتن بیشتر انتگرالهای دو الکترونی، روشهای نیمهتجربی معمولاً چندین مرتبه سریعتر هستند و امکان بررسی کوانتومی مولکولهایی با هزاران اتم را فراهم میکنند.