密度泛函活性理论中的Rényi熵,Tsallis熵和Onicescu信息能

刘述斌 荣春英 吴泽民 卢天

引用本文: 刘述斌, 荣春英, 吴泽民, 卢天. 密度泛函活性理论中的Rényi熵,Tsallis熵和Onicescu信息能[J]. 物理化学学报, 2015, 31(11): 2057-2063. doi: 10.3866/PKU.WHXB201509183 shu
Citation:  LIU Shu-Bin, RONG Chun-Ying, WU Ze-Min, LU Tian. Rényi Entropy, Tsallis Entropy and Onicescu Information Energy in Density Functional Reactivity Theory[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2015, 31(11): 2057-2063. doi: 10.3866/PKU.WHXB201509183 shu

密度泛函活性理论中的Rényi熵,Tsallis熵和Onicescu信息能

    通讯作者: 刘述斌, 荣春英; 刘述斌, 荣春英
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21503076) (21503076)

    湖南省高校科技创新团队支持计划(湘教通[2012]318号)资助项目 (湘教通[2012]318号)

摘要: 根据密度泛函理论, 分子的电子密度确定了该体系基态下的所有性质, 其中包括结构和反应活性. 如何运用电子密度泛函有效地预测分子反应活性仍然是一个有待解决的难题. 密度泛函活性理论(DFRT)倾力打造这样一个理论和概念架构, 使得运用电子密度以及相关变量准确地预测分子的反应特性成为可能. 信息理论方法的香农熵和费舍尔信息就是这样的密度泛函, 研究表明, 它们均可作为反应活性的有效描述符. 本文将在DFRT框架中介绍和引进三个密切相关的描述符, Rényi熵、Tsallis熵和Onicescu信息能. 我们准确地计算了它们在一些中性原子和分子中的数值并讨论了它们随电子数量和电子总能量的变化规律. 此外, 以第二阶Onicescu信息能为例, 在分子和分子中的原子两个层面上, 系统地考察了其随乙烷二面角旋转的变化模式. 这些新慨念的引入将为我们深入洞察和预测分子的结构和反应活性提供额外的描述工具.

English

    1. [1]

      (1) Parr, R. G.; Yang, W. Density-Functional Theory of Atoms and Molecules; Clarendon Press: Oxford, England, 1989.(1) Parr, R. G.; Yang, W. Density-Functional Theory of Atoms and Molecules; Clarendon Press: Oxford, England, 1989.

    2. [2]

      (2) Geerlings, P.; DeProft, F.; Langenaeker, W. Chem. Rev. 2003, 103, 1793. doi: 10.1021/cr990029p(2) Geerlings, P.; DeProft, F.; Langenaeker, W. Chem. Rev. 2003, 103, 1793. doi: 10.1021/cr990029p

    3. [3]

      (3) Chattaraj, P. K.; Sarkar, U.; Roy, D. R. Chem. Rev. 2006, 106, 2065. doi: 10.1021/cr040109f(3) Chattaraj, P. K.; Sarkar, U.; Roy, D. R. Chem. Rev. 2006, 106, 2065. doi: 10.1021/cr040109f

    4. [4]

      (4) Liu, S. B. Acta Phys. -Chim. Sin. 2009, 25, 590. [刘述斌. 物理化学学报, 2009, 25, 590.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20090332(4) Liu, S. B. Acta Phys. -Chim. Sin. 2009, 25, 590. [刘述斌. 物理化学学报, 2009, 25, 590.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20090332

    5. [5]

      (5) Shannon, C. E. Bell Syst. Tech. J. 1948, 27, 379. doi: 10.1002/bltj.1948.27.issue-3(5) Shannon, C. E. Bell Syst. Tech. J. 1948, 27, 379. doi: 10.1002/bltj.1948.27.issue-3

    6. [6]

      (6) Fisher, R. A. Proc. Cambridge Philos. Soc.1925, 22, 700. doi: 10.1017/S0305004100009580(6) Fisher, R. A. Proc. Cambridge Philos. Soc.1925, 22, 700. doi: 10.1017/S0305004100009580

    7. [7]

      (7) Ghosh, S. K.; Berkowitz, M.; Parr, R. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1984, 81, 8028. doi: 10.1073/pnas.81.24.8028(7) Ghosh, S. K.; Berkowitz, M.; Parr, R. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1984, 81, 8028. doi: 10.1073/pnas.81.24.8028

    8. [8]

      (8) Kullback, S.; Leibler, R. A. Ann. Math. Stat. 1951, 22, 79. doi: 10.1214/aoms/1177729694(8) Kullback, S.; Leibler, R. A. Ann. Math. Stat. 1951, 22, 79. doi: 10.1214/aoms/1177729694

    9. [9]

      (9) Nalewajski, R. F.; Parr, R. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2000, 97, 8879. doi: 10.1073/pnas.97.16.8879(9) Nalewajski, R. F.; Parr, R. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2000, 97, 8879. doi: 10.1073/pnas.97.16.8879

    10. [10]

      (10) Nalewajski, R. F.; Parr, R. G. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 7391. doi: 10.1021/jp004414q(10) Nalewajski, R. F.; Parr, R. G. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 7391. doi: 10.1021/jp004414q

    11. [11]

      (11) Rong, C. Y.; Lu, T.; Liu, S. B. J. Chem. Phys. 2014, 140, 024109. doi: 10.1063/1.4860969(11) Rong, C. Y.; Lu, T.; Liu, S. B. J. Chem. Phys. 2014, 140, 024109. doi: 10.1063/1.4860969

    12. [12]

      (12) Liu, S. B.; Rong, C. Y.; Lu, T. J. Phys. Chem. A 2014, 118, 3698. doi: 10.1021/jp5032702(12) Liu, S. B.; Rong, C. Y.; Lu, T. J. Phys. Chem. A 2014, 118, 3698. doi: 10.1021/jp5032702

    13. [13]

      (13) Rong, C. Y.; Lu, T.; Chattaraj, P. K.; Liu, S. B. Indian J. Chem., Sect. A 2014, 53, 970.(13) Rong, C. Y.; Lu, T.; Chattaraj, P. K.; Liu, S. B. Indian J. Chem., Sect. A 2014, 53, 970.

    14. [14]

      (14) Liu, S. B. J. Chem. Phys. 2014, 141, 194109. doi: 10.1063/1.4901898(14) Liu, S. B. J. Chem. Phys. 2014, 141, 194109. doi: 10.1063/1.4901898

    15. [15]

      (15) Zhou, X. Y.; Rong, C. Y.; Lu, T.; Liu, S. B. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 2055. [周夏禹, 荣春英, 卢天, 刘述斌. 物理化学学报, 2014, 30, 2055.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201409193(15) Zhou, X. Y.; Rong, C. Y.; Lu, T.; Liu, S. B. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 2055. [周夏禹, 荣春英, 卢天, 刘述斌. 物理化学学报, 2014, 30, 2055.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201409193

    16. [16]

      (16) Rong, C. Y.; Lu, T.; Ayers, P. W.; Chattaraj, P. K.; Liu, S. B. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 4977; Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 11110.(16) Rong, C. Y.; Lu, T.; Ayers, P. W.; Chattaraj, P. K.; Liu, S. B. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 4977; Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 11110.

    17. [17]

      (17) Liu, S. B. J. Phys. Chem. A 2015, 119, 3107. doi: 10.1021/acs.jpca.5b00443(17) Liu, S. B. J. Phys. Chem. A 2015, 119, 3107. doi: 10.1021/acs.jpca.5b00443

    18. [18]

      (18) Wu, W. J.; Wu, Z. M., Rong, C. Y.; Lu, T.; Huang, Y.; Liu, S. B. J. Phys. Chem. A 2015, 119, 8216.(18) Wu, W. J.; Wu, Z. M., Rong, C. Y.; Lu, T.; Huang, Y.; Liu, S. B. J. Phys. Chem. A 2015, 119, 8216.

    19. [19]

      (19) Ré nyi, A. Probability Theory; North-Holland: Amsterdam, 1970.(19) Ré nyi, A. Probability Theory; North-Holland: Amsterdam, 1970.

    20. [20]

      (20) Tsallis, C. J. Stat. Phys. 1988, 52, 479. doi: 10.1007/BF01016429(20) Tsallis, C. J. Stat. Phys. 1988, 52, 479. doi: 10.1007/BF01016429

    21. [21]

      (21) Onicescu, O. C. R. Acad. Sci. Paris A 1966, 263, 25.(21) Onicescu, O. C. R. Acad. Sci. Paris A 1966, 263, 25.

    22. [22]

      (22) Bader, R. F. W. Atoms in Molecules: A Quantum Theory; Oxford University Press: Oxford, England, 1990.(22) Bader, R. F. W. Atoms in Molecules: A Quantum Theory; Oxford University Press: Oxford, England, 1990.

    23. [23]

      (23) Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1988, 88, 2547. doi: 10.1063/1.454033(23) Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1988, 88, 2547. doi: 10.1063/1.454033

    24. [24]

      (24) Hirshfeld, F. Theor. Chim. Acc. 1977, 44, 129. doi: 10.1007/BF00549096(24) Hirshfeld, F. Theor. Chim. Acc. 1977, 44, 129. doi: 10.1007/BF00549096

    25. [25]

      (25) Lu, T.; Chen, F. J. Comput. Chem. 2012, 33, 580. doi: 10.1002/jcc.v33.5(25) Lu, T.; Chen, F. J. Comput. Chem. 2012, 33, 580. doi: 10.1002/jcc.v33.5

    26. [26]

      (26) Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; et al. Gaussian 09, Revision D.01; Gaussian Inc.:Wallingford, CT, 2009.(26) Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; et al. Gaussian 09, Revision D.01; Gaussian Inc.:Wallingford, CT, 2009.

    27. [27]

      (27) Zhao, Y.; Truhlar, D. G. Theor. Chem. Acc. 2008, 120, 215. doi: 10.1007/s00214-007-0310-x(27) Zhao, Y.; Truhlar, D. G. Theor. Chem. Acc. 2008, 120, 215. doi: 10.1007/s00214-007-0310-x

    28. [28]

      (28) Ditchfield, R.; Hehre, W. J.; Pople, J. J. Chem. Phys. 1971, 54, 724. doi: 10.1063/1.1674902(28) Ditchfield, R.; Hehre, W. J.; Pople, J. J. Chem. Phys. 1971, 54, 724. doi: 10.1063/1.1674902

    29. [29]

      (29) Dunning, T. H., Jr. J. Chem. Phys. 1989, 90, 1007.(29) Dunning, T. H., Jr. J. Chem. Phys. 1989, 90, 1007.

    30. [30]

      (30) Liu, S. B. J. Phys. Chem. A 2013, 117, 962. doi: 10.1021/jp312521z(30) Liu, S. B. J. Phys. Chem. A 2013, 117, 962. doi: 10.1021/jp312521z

    31. [31]

      (31) Liu, S. B.; Parr, R. G.; Nagy, A. Phys. Rev. A 1995, 52, 2645. doi: 10.1103/PhysRevA.52.2645(31) Liu, S. B.; Parr, R. G.; Nagy, A. Phys. Rev. A 1995, 52, 2645. doi: 10.1103/PhysRevA.52.2645

    32. [32]

      (32) Liu, S. B. Int. J. Quantum Chem. 2006, 106, 1762.(32) Liu, S. B. Int. J. Quantum Chem. 2006, 106, 1762.

    33. [33]

      (33) Liu, S. B. J. Chem. Phys. 2007, 126, 191107. doi: 10.1063/1.2741244(33) Liu, S. B. J. Chem. Phys. 2007, 126, 191107. doi: 10.1063/1.2741244

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  178
  • 文章访问数:  1064
  • HTML全文浏览量:  95
文章相关
  • 收稿日期:  2015-08-12
  • 网络出版日期:  2015-09-18
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章