能量分解分析方法及其在水团簇多体效应中的应用

陆星元 姚宇涛 谷俊井 苏培峰

引用本文: 陆星元, 姚宇涛, 谷俊井, 苏培峰. 能量分解分析方法及其在水团簇多体效应中的应用[J]. 大学化学, 2025, 40(3): 100-107. doi: 10.12461/PKU.DXHX202405074 shu
Citation:  Xingyuan Lu,  Yutao Yao,  Junjing Gu,  Peifeng Su. Energy Decomposition Analysis and Its Application in the Many-Body Effect of Water Clusters[J]. University Chemistry, 2025, 40(3): 100-107. doi: 10.12461/PKU.DXHX202405074 shu

能量分解分析方法及其在水团簇多体效应中的应用

    通讯作者: 苏培峰,E-mail:supi@xmu.edu.cn
  • 基金项目:

    基础学科拔尖学生培养计划研究课题(20222107);福建省本科高校教育教学改革研究项目(FBJG20220159)

摘要: 能量分解分析方法是一种研究分子相互作用的定量分析理论方法,在分子自组装、药物设计、化学反应机理、力场发展等各个领域得到广泛应用。现有化学本科教材对分子相互作用的讲授过于浅显,逐渐不适应现在化学系本科的培养要求。为深化大学本科学生对分子相互作用的认知,本文简述了能量分解分析方法的基本概念,介绍了具有代表性的广义Kohn-Sham能量分解分析(GKS-EDA)方法及其在六聚水多体效应中的应用。

English

    1. [1]

      周公度, 段连运. 结构化学基础. 第5版. 北京: 北京大学出版社, 2017.

    2. [2]

      花书贵, 季姣, 单靖舒, 严珺. 大学化学, 2019, 34 (1), 104.

    3. [3]

      Pearson, R. G. Chem. Rev. 1985, 85 (1), 41.Pearson, R. G. Chem. Rev. 1985, 85 (1), 41.

    4. [4]

      Hobza, P.; Havlas, Z. Chem. Rev. 2000, 100 (11), 4253.Hobza, P.; Havlas, Z. Chem. Rev. 2000, 100 (11), 4253.

    5. [5]

      Custelcean, R.; Jackson, J. E. Chem. Rev. 2001, 101 (7), 1963.Custelcean, R.; Jackson, J. E. Chem. Rev. 2001, 101 (7), 1963.

    6. [6]

      Belkova, N. V.; Epstein. L. M.; Filippov, O. A.; Shubina, E. S. Chem. Rev. 2016, 116 (15), 8545.Belkova, N. V.; Epstein. L. M.; Filippov, O. A.; Shubina, E. S. Chem. Rev. 2016, 116 (15), 8545.

    7. [7]

      Mahmudov, K T.; Pombeiro, A. J. L. Chem-Eur. J. 2016, 22 (46), 16356.Mahmudov, K T.; Pombeiro, A. J. L. Chem-Eur. J. 2016, 22 (46), 16356.

    8. [8]

      Weinhold; Frank; Roger A. K. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53 (42), 11214.Weinhold; Frank; Roger A. K. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53 (42), 11214.

    9. [9]

      Stone, A. The Theory of Intermolecular Forces; Oxford University Press: Oxford, UK, 2013.Stone, A. The Theory of Intermolecular Forces; Oxford University Press: Oxford, UK, 2013.

    10. [10]

      Jeziorski, B.; Moszynski, R.; Szalewicz, K. Chem. Rev. 1994, 94 (7), 1887.Jeziorski, B.; Moszynski, R.; Szalewicz, K. Chem. Rev. 1994, 94 (7), 1887.

    11. [11]

      Bickelhaupt, F. M.; Baerends, E. J. Kohn-Sham Density Functional Theory: Predicting and Understanding Chemistry. In Reviews in Computational Chemistry; Lipkowitz, K. B., Boyd, D. B. Eds.; Wiley: San Francisco, CA, USA, 2000; pp. 1-86.Bickelhaupt, F. M.; Baerends, E. J. Kohn-Sham Density Functional Theory: Predicting and Understanding Chemistry. In Reviews in Computational Chemistry; Lipkowitz, K. B., Boyd, D. B. Eds.; Wiley: San Francisco, CA, USA, 2000; pp. 1-86.

    12. [12]

      Hohenstein, E. G.; Sherrill, C. D. Wires Comput. Mol. Sci. 2012, 2 (2), 304.Hohenstein, E. G.; Sherrill, C. D. Wires Comput. Mol. Sci. 2012, 2 (2), 304.

    13. [13]

      Szalewicz, K. Wires Comput. Mol. Sci. 2012, 2 (2), 254.Szalewicz, K. Wires Comput. Mol. Sci. 2012, 2 (2), 254.

    14. [14]

      Jansen, G. Wires Comput. Mol. Sci. 2014, 4 (2), 127.Jansen, G. Wires Comput. Mol. Sci. 2014, 4 (2), 127.

    15. [15]

      Phipps, M. J.; Fox, T.; Tautermann, C. S.; Skylaris, C-K. Chem. Soc. Rev. 2015, 44 (10), 3177.Phipps, M. J.; Fox, T.; Tautermann, C. S.; Skylaris, C-K. Chem. Soc. Rev. 2015, 44 (10), 3177.

    16. [16]

      Zhao, L.; von Hopffgarten, M.; Andrada, D. M.; Frenking, G. Wires Comput. Chem. Rev. 2018, 8 (3), e1345.Zhao, L.; von Hopffgarten, M.; Andrada, D. M.; Frenking, G. Wires Comput. Chem. Rev. 2018, 8 (3), e1345.

    17. [17]

      Su, P.; Tang, Z.; Wu, W. Wires Comput. Chem. Rev. 2020, 10 (5), e1460.Su, P.; Tang, Z.; Wu, W. Wires Comput. Chem. Rev. 2020, 10 (5), e1460.

    18. [18]

      Kitaura, K.; Morokuma. K. Int. J. Quantum Chem. 1976, 10, 325.Kitaura, K.; Morokuma. K. Int. J. Quantum Chem. 1976, 10, 325.

    19. [19]

      Stevens, W. J.; Fink. W. H. Chem. Phys. Lett. 1987, 139 (1), 15.Stevens, W. J.; Fink. W. H. Chem. Phys. Lett. 1987, 139 (1), 15.

    20. [20]

      Chen, W.; Gordon, M. S. J. Phys. Chem. 1996, 100 (34), 14316.Chen, W.; Gordon, M. S. J. Phys. Chem. 1996, 100 (34), 14316.

    21. [21]

      Bagus, P. S.; Hermann, K.; Bauschlicher Jr., C. W. J. Chem. Phys. 1984, 80 (9), 4378.Bagus, P. S.; Hermann, K.; Bauschlicher Jr., C. W. J. Chem. Phys. 1984, 80 (9), 4378.

    22. [22]

      Bagus, P. S.; Illas, F. J. Chem. Phys. 1992, 96 (12), 8963.Bagus, P. S.; Illas, F. J. Chem. Phys. 1992, 96 (12), 8963.

    23. [23]

      Mo, Y.; Gao, J.; Peyerimhoff, S. D. J. Chem. Phys. 2000, 112 (13), 5530.Mo, Y.; Gao, J.; Peyerimhoff, S. D. J. Chem. Phys. 2000, 112 (13), 5530.

    24. [24]

      Mo, Y.; Bao. P.; Gao. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13 (15), 6760.Mo, Y.; Bao. P.; Gao. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13 (15), 6760.

    25. [25]

      Khaliullin, R. Z.; Cobar, E. A.; Lochan, R. C.; Bell, A. T.; Head-Gordon, M. J. Phys. Chem. A. 2007, 111 (36), 8753.Khaliullin, R. Z.; Cobar, E. A.; Lochan, R. C.; Bell, A. T.; Head-Gordon, M. J. Phys. Chem. A. 2007, 111 (36), 8753.

    26. [26]

      Mao, Y.; Horn, P. R.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2017, 19 (8), 5944.Mao, Y.; Horn, P. R.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2017, 19 (8), 5944.

    27. [27]

      Su, P.; Li, H. J. Chem. Phys. 2009, 131 (1), 014102.Su, P.; Li, H. J. Chem. Phys. 2009, 131 (1), 014102.

    28. [28]

      Szalewicz, K.; Jeziorski, B. Mol. Phys. 1979, 38, 191.Szalewicz, K.; Jeziorski, B. Mol. Phys. 1979, 38, 191.

    29. [29]

      Jeziorski, B.; Moszynski, R.; Szalewicz, K. Chem. Rev. 1994, 94, 1887.Jeziorski, B.; Moszynski, R.; Szalewicz, K. Chem. Rev. 1994, 94, 1887.

    30. [30]

      Nahoko, K.; Yuji, M.; Hirotoshi, M. J. Chem. Educ. 2023, 100 (2), 647.Nahoko, K.; Yuji, M.; Hirotoshi, M. J. Chem. Educ. 2023, 100 (2), 647.

    31. [31]

      Su, P.; Jiang, Z.; Chen, Z.; Wu, W. J. Phys. Chem. A. 2014, 118 (13), 2531.Su, P.; Jiang, Z.; Chen, Z.; Wu, W. J. Phys. Chem. A. 2014, 118 (13), 2531.

    32. [32]

      Su, P.; Tang, Z.; Wu, W. Wires Comput. Mol. Sci. 2020, 10, e1460.Su, P.; Tang, Z.; Wu, W. Wires Comput. Mol. Sci. 2020, 10, e1460.

    33. [33]

      Hankins, D.; Moskowitz, J. W.; Stillinger, F. H. J. Chem. Phys. 1970, 53 (12), 4544.Hankins, D.; Moskowitz, J. W.; Stillinger, F. H. J. Chem. Phys. 1970, 53 (12), 4544.

    34. [34]

      Morokuma, K.; Pedersen, L. J. Chem. Phys. 1968, 48 (7), 3275.Morokuma, K.; Pedersen, L. J. Chem. Phys. 1968, 48 (7), 3275.

    35. [35]

      Xantheas, S. S. J. Chem. Phys. 1994, 100 (10), 7523.Xantheas, S. S. J. Chem. Phys. 1994, 100 (10), 7523.

    36. [36]

      Medders, G. R.; Götz, A. W.; Morales, M. A.; Bajaj, P.; Paesani, F. J. Chem. Phys. 2015, 143 (10), 104102.Medders, G. R.; Götz, A. W.; Morales, M. A.; Bajaj, P.; Paesani, F. J. Chem. Phys. 2015, 143 (10), 104102.

    37. [37]

      Dahlke, E. E; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3 (1), 46.Dahlke, E. E; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3 (1), 46.

    38. [38]

      Gregory, J. K.; Clary, D. C. J. Phys. Chem. 1996, 100 (46), 18014.Gregory, J. K.; Clary, D. C. J. Phys. Chem. 1996, 100 (46), 18014.

    39. [39]

      Milet, A.; Moszynski, R.; Wormer, P. E.; van der Avoird, A. J. Phys. Chem. A 1999, 103 (34), 6811.Milet, A.; Moszynski, R.; Wormer, P. E.; van der Avoird, A. J. Phys. Chem. A 1999, 103 (34), 6811.

    40. [40]

      Schmitt-Monreal, D.; Jacob, C. R. J. Chem. Theory Comput. 2021, 17 (7), 4144.Schmitt-Monreal, D.; Jacob, C. R. J. Chem. Theory Comput. 2021, 17 (7), 4144.

    41. [41]

      Herman, K. M.; Xantheas, S. S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2023, 25 (10), 7120.Herman, K. M.; Xantheas, S. S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2023, 25 (10), 7120.

    42. [42]

      Dahlke, E. E.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3 (4), 1342.Dahlke, E. E.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3 (4), 1342.

    43. [43]

      Heindel, J. P.; Herman, K. M.; Xantheas, S. S. Annu. Rev. Phys. Chem. 2023, 74, 337.Heindel, J. P.; Herman, K. M.; Xantheas, S. S. Annu. Rev. Phys. Chem. 2023, 74, 337.

    44. [44]

      Heindel, J. P.; Xantheas, S. S. J. Chem. Theory Comput. 2020, 16 (11), 6843.Heindel, J. P.; Xantheas, S. S. J. Chem. Theory Comput. 2020, 16 (11), 6843.

    45. [45]

      Schmitt-Monreal, D.; Jacob, C. R. J. Chem. Theory Comput. 2021, 17 (7), 4144.Schmitt-Monreal, D.; Jacob, C. R. J. Chem. Theory Comput. 2021, 17 (7), 4144.

    46. [46]

      Nandi, A.; Qu, C.; Houston, P. L.; Conte, R.; Yu, Q.; Bowman, J. M. J. Phys. Chem. Lett. 2021, 12 (42), 10318.Nandi, A.; Qu, C.; Houston, P. L.; Conte, R.; Yu, Q.; Bowman, J. M. J. Phys. Chem. Lett. 2021, 12 (42), 10318.

    47. [47]

      Møller, C.; Plesset, M. S. Phys. Rev. 1934, 46 (7), 618.Møller, C.; Plesset, M. S. Phys. Rev. 1934, 46 (7), 618.

    48. [48]

      Dunning Jr, T. H. J. Chem. Phys. 1989, 90 (2), 1007.Dunning Jr, T. H. J. Chem. Phys. 1989, 90 (2), 1007.

    49. [49]

      Chai, J. D.; Head-Gordon, M. J. Chem. Phys. 2008, 128 (8), 084106.Chai, J. D.; Head-Gordon, M. J. Chem. Phys. 2008, 128 (8), 084106.

    50. [50]

      Iuchi, S.; Izvekov, S.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 2007, 126 (12), 124505.Iuchi, S.; Izvekov, S.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 2007, 126 (12), 124505.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  106
  • HTML全文浏览量:  12
文章相关
  • 发布日期:  2025-01-13
  • 收稿日期:  2024-05-07
  • 修回日期:  2024-08-14
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