Квантовая химия в реальном мире

[Гесс]

Тут есть несколько моментов.
Первое: если считать молекулу и ее сольватное окружение одним и тем же методом то стоимость такого расчета растет многократно быстрее чем расчет "в вакууме". Если взять молекулу с парой каких нибудь колец и еще чего нибудь то мы уже вылазим под 50 а то и за 50 атомов. А если эту молекулу обложить хотя бы одним слоем растворителя? Удвоение числа атомов увеличит стоимость DFT более чем в 8 раз. У более дорогих методов все еще хуже.
Второе: дальше хуже - учет сольватации одним двумя слоями растворителя по прежнему очень груб. То есть если не упрощать модель - надо идти в периодический расчет. А это обозначает куб (ну в лучшем случае октагедрон), растворителя, то есть количество атомов возрастает еще дальше и расчет становится еще дороже. Не говоря о том что периодический расчет и при равном числе атомов дороже непериодического.
Третье: сольватация дает нам другую относительную глубину минимумов для конформеров и вероятность нахождения молекулы в виде каждого из конформеров. Влияние соотношения конформеров в смеси на спектр разумеется работает и в газовой фазе, однако раствор открывает нам новые грани проблемы. То есть мы приходим к тому что неплохо бы и МД. (Ну ок, это я утрирую, без abinitio MD жить в растворе можно. Но чисто для справки, одна из самых крутых вещей Urey-Miller Nanoreactor Simulation, больше 200 атомов из них почти половина тяжелых, уровень HF/3-21, что бедно для большинства применений. С другой стороны можно делать полуэмпирическое МД, что безусловно оочень круто, но спектры оттуда смысла тянуть нет).

Соответственно народ и накручивает всевозможные модели чтоб дешево расчитывать "в растворе". Очень славная матрешка реализована помнится в Гамессе (сам не работал но видел) - ближайшее окружение - реальный растворитель, погруженный в EFP - "дешевая подделка под воду", погруженная в континиумный растворитель. Континиумный растворитель это самый распространенный подход, уже напридумана куча моделей и все с довольно узкой применимостью.

Как то кратко резюмируя - квантовая химия может хорошо работать в растворе. И результаты "из раствора" обычно лучше чем "из вакуума".
Просто запихнуть молекулу в раствор без
либо катастрофического роста стоимости
либо необходимости сильно урезать уровень расчета что делает расчет бесполезным
либо использования моделей растворителя которые не так сильно улучшают результат
это очень занимательная задача.
Но мощность кластеров растет и методы разрабатываются, поэтому недалек тот день когда кванты в растворе придут в каждый дом.

[Droog_Andrey]

ну в лучшем случае октагедрон

Это как?

[Гесс]

ну в лучшем случае октагедрон

Это как?

Подразумевался truncated octahedron (octahedral) box
Он более эффективен по близости к шару по сравнении с кубом и таким образом по количеству молекул растворителя вокруг молекулы растворенного вещества и пр. (Имеются в виду тела, которыми можно замостить трёхмерное пространство без промежутков и наложений. Коэффициенты "эффективности" надо искать на в мануалах Громакса, Амбера и прочих.)

[Droog_Andrey]

А, ну да. 14-гранник такой. Замощает пространство в ОЦК. https://en.wikipedia.org/wiki/Truncated_octahedron

[Fanfate]

Для моего диплома бакалавра мы рассчитывали модуль упругости (квантовой химией начал заниматься будучи на специальности "прикладная механика"). Я не думаю, что такой расчет был точным, скорее оценочным, но тема очень интересная. Кто-нибудь занимался чем-нибудь подобным (В плане расчета механических параметров)? И получались ли удовлетворительные результаты по сравнению с экспериментом?

[Гесс]

Я недавно прослушал курс Material Modeling-а, это катастрофически не по моей теме, но довольно смахивает на то что вы описываете. В частности делали расчеты деформаций для алюминиевых "пластин" с разной ориентацией относительно кристаллической решетки, чтото по поверхностной энергии и пр.
Если вам это интересно - думаю предметнее будет удобнее мгновенными сообщениями. Скайп, Вконтакт, на худой конец Фейсбук хотя мне он менее удобен. Скиньте удобный вам метод связи мне в ЛС.