Metode Kimia Kuantum Semiempiris

Metode semiempiris mempercepat perhitungan orbital molekuler dengan mengabaikan atau mengaproksimasi integral yang paling mahal dan menggantinya dengan parameter yang disesuaikan dengan data.

Definition

Metode orbital molekuler aproksimatif yang mempertahankan kerangka Hartree-Fock tetapi secara drastis mengurangi biaya dengan memparametrisasi atau menghilangkan integral terpilih menggunakan data empiris.

Scope

Mencakup skema aproksimasi integral yang mendefinisikan metode semiempiris, famili neglect-of-diatomic-differential-overlap (NDDO) termasuk MNDO, AM1, dan PM3, reparameterisasi yang lebih baru dan pendekatan fungsional kerapatan ikatan-ketat (tight-binding), serta pertukaran dalam akurasi, transferabilitas, dan kecepatan.

Core questions

• Integral mana yang diabaikan atau diparameterisasi, dan mengapa ini sangat menghemat biaya?
• Bagaimana parameter semiempiris ditentukan dan data referensi apa yang digunakan untuk penyesuaiannya?
• Bagaimana metode NDDO utama berbeda dalam cakupan dan akurasi?
• Di mana metode semiempiris berhasil dan di mana mereka gagal?

Key theories

Pengabaian tumpang tindih diferensial

Secara sistematis membuang integral kecil yang bergantung pada tumpang tindih, mengurangi jumlah integral dua-elektron dari kuartik menjadi jumlah yang dapat dikelola dan memungkinkan perhitungan yang sangat cepat.

Parametrisasi empiris integral

Integral yang dipertahankan diganti dengan ekspresi parametrik yang disesuaikan dengan sifat eksperimental atau perhitungan tingkat yang lebih tinggi, mengkodekan korelasi dan efek lainnya secara implisit.

Clinical relevance

Metode semiempiris memungkinkan penanganan kimia kuantum untuk molekul yang sangat besar, pencarian konformasi, dan skrining berthroughput tinggi, serta berfungsi sebagai mesin cepat dalam alur kerja multiskala dan pembelajaran mesin.

History

Berakar pada teori Hückel dan Pariser-Parr-Pople, jalur NDDO berkembang melalui MNDO dan AM1 dari Dewar, PM3 dan parameterisasi PMx selanjutnya dari Stewart, serta metode fungsional kerapatan ikatan-ketat modern yang memperluas cakupan dan akurasi.

Key figures

• Michael Dewar
• James Stewart
• Walter Thiel
• Rudolph Pariser

Seminal works

• dewar1985
• thiel2014

Frequently asked questions

Apakah hasil semiempiris dapat diandalkan?

Hasilnya cukup akurat untuk sistem yang menyerupai data pelatihannya, terutama molekul organik, tetapi dapat gagal untuk ikatan yang tidak biasa, dan kesalahannya lebih sulit diantisipasi dibandingkan dengan hierarki ab initio yang sistematis.

Seberapa cepat metode ini dibandingkan dengan metode ab initio?

Dengan mengabaikan sebagian besar integral dua-elektron, metode semiempiris umumnya berkali-kali lipat lebih cepat, memungkinkan molekul dengan ribuan atom ditangani secara kuantum-mekanis.