На квантово-химических расчетах свет клином сошелся?

вопросы строения молекул и квантовой химии
Nord
Сообщения: 2227
Зарегистрирован: Сб фев 14, 2004 5:36 pm

Сообщение Nord » Вс ноя 11, 2007 6:01 pm

Himera писал(а):Ну, с "более продвинутыми методами" пока существует куча методических проблем, иначе не ломали бы копья о механизме ВТСП и многих других интересных явлениях, связанных с переходными металлами. Более того, даже если решатся методические проблемы, останутся технические, ограничивающие размеры систем, доступных для расчёта. Так что перспектива "выводов без обращения к эксперименту" остаётся несколько призрачной.
Скажем так, многие рутинные задачи по установлению строения и устойчивости органических соединений для подавляющего их большинства (без переходных металлов) на сегодняшний могут быть рутинно выполнены с помощью квантовой химии, равно как и расчет колебательных частот и сдвигов в ЯМР.
Уверен, что и с переходными металлами, и с ВТСП постепенно разберутся.
Himera писал(а):На мой взгляд, ни из чего не нужно делать культа. Квантовая химия остаётся таким же методом (точнее, группой методов) исследования вещества как, к примеру, спектроскопия ЯМР. Можно снять один спектр ПМР и получить некоторую, неполную и не интерпретируемую однозначно информацию. Точно также можно сделать один кв. химический расчёт и чего-нибудь узнать о системе. С другой стороны, можно снять много разных ЯМР спектров или сделать много разных расчётов, получив тем самым гораздо более полную и достоверную информацию. Тем не менее, эффективнее, надёжнее и просто изящнее использовать разные методы, поскольку интересные задачи редко бывают завязаны на один подход. Более того, любой подход всегда имеет и методические, и технические ограничения, поэтому проверка (в частности, проверка расчёта экспериментом, и наоборот) совершенно необходима.
А кто делает культ?
Не важно, что о вас говорят современники, важно что о вас скажут потомки

Аватара пользователя
Himera
Сообщения: 3454
Зарегистрирован: Ср мар 05, 2003 5:38 pm
Контактная информация:

Сообщение Himera » Вс ноя 11, 2007 8:12 pm

Polychemist, не согласен с Вашей интерпретацией про "отсечение бредовых теорий". И вообще не согласен с отнесением каких-то методов к "ограниченно полезным". Есть задачи, в которых ИК/Раман незаменимы, хотя при установлении строения органических молекул эти методы, действительно, сильно проигрывают тем же ЯМР и XRD.
Nord писал(а):Скажем так, многие рутинные задачи по установлению строения и устойчивости органических соединений для подавляющего их большинства (без переходных металлов) на сегодняшний могут быть рутинно выполнены с помощью квантовой химии, равно как и расчет колебательных частот и сдвигов в ЯМР.
До тех пор, пока эти соединения находятся в виде отдельных молекул и в газовой фазе, верно?

Я тоже уверен в том, что с переходными металлами постепенно разберутся, но я также уверен в неизбежности технических ограничений по размеру системы. Более того, чем дальше в лес, тем больше новых задач. "Культ", на самом деле, вот в этом:
Nord писал(а):квантовая химия позволяет делать выводы без обращения к эксперименту.
А рентгеновская дифракция позволяет делать выводы без обращения к ЯМР... Компьютерный эксперимент не отличается от любого другого эксперимента методологически. В частности, интерпретация его результатов зависит от используемой модели, и выявить неадекватность модели, оставаясь в рамках расчётных методов, может быть непросто. Расширение базиса, использование продвинутых методов -- это всё проверка модели, заложенной в расчёт электронной структуры, а есть ещё приближения, вводимые при вычислении тех же частот или сдвигов ЯМР. Разобраться с моделью, используя только расчётные методы -- наверное, можно (равно как можно хорошо продвинуться при помощи отдельного экспериментального подхода); но зачем так мучаться? Именно поэтому я бы несколько видоизменил процитированное утверждение:
"квантовая химия позволяет делать полезные предположения без обращения к эксперименту"
...и с радостью под ним подписался. В каких-то случаях предположения могут оказаться и выводами, но любой результат имеет смысл проверить:)

Darth Vasya
Сообщения: 426
Зарегистрирован: Чт май 24, 2007 1:54 pm

Сообщение Darth Vasya » Вс ноя 11, 2007 8:41 pm

Himera писал(а): До тех пор, пока эти соединения находятся в виде отдельных молекул и в газовой фазе, верно?
А какая производительность у вашего компьютера? Настольным ЯМР-спектрометром тоже много не намеряешь :)

Как уже говорилось, современные методы + современные компьютеры позволяют уйти довольно далеко от малых молекул в газовой фазе, хотя бОльшая часть пути, само собой, ещё впереди.

Далее, кванты (при условии использования "хорошего" метода) и вообще молекулярное моделирование подчас позволяют увидеть своими глазами то, что ни в каком эксперименте не получится. Главное - делать выводы осторожно :)

Ну и, повторяя слова классика,
Nord писал(а): Уверен, что и с переходными металлами, и с ВТСП постепенно разберутся.
Плохо зная грамматику, сложные конструкции должны употребляться с осторожностью.

Аватара пользователя
Lexx
Сообщения: 1205
Зарегистрирован: Пн фев 28, 2005 12:44 pm
Контактная информация:

Сообщение Lexx » Вс ноя 11, 2007 9:17 pm

Nord писал(а): Неправда Ваша. Не надо отводить теории роль служанки при эксперименте. Тория может существенно больше.
Честно говоря, не хотел отводить роль служанки. Теория - один из инструментов: свои плюсы и свои минусы. Но последнее время складывается впечатление, что расчетами просто пытаются заткнуть дырки в работе или просто сделать их для массы, причем на сами теоретические исследования особой смысловой нагрузки не ложится.
Nord писал(а):Например, квантовая химия позволяет делать выводы без обращения к эксперименту.
Ну и неквантовая химия бывает позволяет сделать выводы, не прибегая к эксперименту :)).
Nord писал(а):Как? Именно, она предоставляет иерархию подходов, все более увеличивающейся достоверности.
А можно тут поподробнее. Мне для самообразования :wink:
Nord писал(а):Если на каком-то уровне теории возникли сомениня - расширьте базис, возьмите более продвинутый метод - и можно делать выводы. В вашем примере люди не сумели воспользоваться теорией правильно. Но это не значит, что она такого не умеет.
Это понятно. Но и возможность и средсва к сожалению пока не безграничны.
А я вот паровоз поднимал... Но не поднял.

Аватара пользователя
Himera
Сообщения: 3454
Зарегистрирован: Ср мар 05, 2003 5:38 pm
Контактная информация:

Сообщение Himera » Вс ноя 11, 2007 9:35 pm

Darth Vasya писал(а):
Himera писал(а): До тех пор, пока эти соединения находятся в виде отдельных молекул и в газовой фазе, верно?
А какая производительность у вашего компьютера? Настольным ЯМР-спектрометром тоже много не намеряешь :)
Там у Norda речь шла про "рутинное решение рутинных задач". Насколько я понимаю, учёт растворителя пока сложно отнести к рутине. В твёрдом теле тоже только-только появилось MP2, позволяющее хоть как-то реализовать "улучшение метода для уточнения результата".

В остальном же со всем согласен.

Аватара пользователя
Сержл
Сообщения: 9872
Зарегистрирован: Пн авг 21, 2006 8:01 pm

Сообщение Сержл » Вс ноя 11, 2007 9:38 pm

Если человек на чего-нибудь ест, то фик он это хаять кому-нибудь даст.
PS
Беседа кончится дракой.

Darth Vasya
Сообщения: 426
Зарегистрирован: Чт май 24, 2007 1:54 pm

Сообщение Darth Vasya » Вс ноя 11, 2007 10:06 pm

Himera писал(а): Там у Norda речь шла про "рутинное решение рутинных задач". Насколько я понимаю, учёт растворителя пока сложно отнести к рутине. В твёрдом теле тоже только-только появилось MP2, позволяющее хоть как-то реализовать "улучшение метода для уточнения результата".
Учёт растворителя бывает разный. Например: параметризуем на результатах КХ расчётов классический потенциал и гоняем классическую ММ. Это учёт растворителя? У биологов дело абсолютно рутинное. Если будете говорить, что классическая ММ - это нечестно, QM/MM тоже вполне рутинная штука. CPMD (не программу, а метод вообще) тоже сплошь и рядом используют для моделирования жидких систем. Дороговато, но есть ну очень хорошие работы.

Что касается ТТ, то уже давно есть GW approximation, которое даёт очень высокую точность, но и затраты соответствующие. А вообще, в последнее время в ТТ как раз заметна другая тенденция: все стремятся удешевить расчёты, чтобы можно было считать структуры с сотнями и тысячами атомов в ячейке. Пока, наверное, рекорд из виденного мной - DFT на 20 000 атомов.
Плохо зная грамматику, сложные конструкции должны употребляться с осторожностью.

Marxist

Сообщение Marxist » Вс ноя 11, 2007 10:41 pm

Darth Vasya писал(а): Учёт растворителя бывает разный. Например: параметризуем на результатах КХ расчётов классический потенциал и гоняем классическую ММ. Это учёт растворителя? У биологов дело абсолютно рутинное. Если будете говорить, что классическая ММ - это нечестно, QM/MM тоже вполне рутинная штука. CPMD (не программу, а метод вообще) тоже сплошь и рядом используют для моделирования жидких систем. Дороговато, но есть ну очень хорошие работы.
Добавлю, что в биологии очень часто растворитель учитывается не в виде потенциала, а в виде явных молекул. Очень интересные вещи, например, делают здесь, в том числе и с мембранами.

Darth Vasya
Сообщения: 426
Зарегистрирован: Чт май 24, 2007 1:54 pm

Сообщение Darth Vasya » Вс ноя 11, 2007 11:16 pm

Ну да, про молекулы и речь. Потенциал - в смысле interatomic potential. A.k.a. forcefield.
Плохо зная грамматику, сложные конструкции должны употребляться с осторожностью.

Аватара пользователя
Himera
Сообщения: 3454
Зарегистрирован: Ср мар 05, 2003 5:38 pm
Контактная информация:

Сообщение Himera » Вс ноя 11, 2007 11:32 pm

Понятно, что для каждой задачи уже придумано много разных методов, и все они в той или иной степени используются. Но я бы не стал называть всё это рутиной.

GW вообще отлично смотрится в списке... По-моему, при всей замечательности этого подхода с точки зрения теории, на практике он остаётся искусством ради искусства: ни разу не видел полезного и оригинального результата, полученного GW.

Аватара пользователя
SSR
Сообщения: 230
Зарегистрирован: Пн окт 01, 2007 9:06 pm

Сообщение SSR » Пн ноя 12, 2007 1:53 am

Сержл писал(а):Коснусь катализа, есть примеры считали, все логично, закупили реактивов, почесали ручки, "Ща все будет", а вот- фига. Ушли грустные :lol: . У мнУ были тоже случаи, катализатор один, а приводит к R или S изомерам в продукте катализа, всего поменяли метилен на ТГФ. Что структура с метилом или этилом будет работать близко- это да, но, иногда, бывают и варианты.

Про раствор, это песня. Скажем, кто обсчитает субстрат+ реагент+катализатор+растворитель+ накладки получившегося продукта? Про расчет биоактивности, то там еще факторов в реальном организме оч. много. Только практика.
Я далёк от обожествления теоретических исследований и приписывания людям, которые ими занимаются атрибутов служителей культа. Конечно, сложность задач может очень сильно отличаться. Тем не менее расчёты каталитических систем развиваются (в том числе моделирование не только гомо- но и гетерогенных каталитических процессов).

Прежде всего я хотел не столько описать текущую ситуацию в теоретической химии (для чего необходимо быть высококлассным специалистом с очень широким кругозором :lol:), сколько выделить причины устойчивого роста данной области (динамика развития). Последнее напрямую находит выражение в количестве соответствующих статей.
Сержл писал(а):
SSR писал(а):
7) Стоимость исследования

Научная деятельность – это очень часто удовлетворение своего любопытства за чужой счёт. У теоретиков есть то преимущество, что у них это получается, как правило, на порядки дешевле. СС не исключение (и основную стоимость исследовании в широко промежутке времени часто составляет содержание помещения и оплата потреблённой электроэнергии + зарплата сотрудникам). На это часто говорят, что, мол, «практика - критерий истины». Никто с этим спорить не будет. Расчеты должны помогать экспериментаторам и способствовать рационализации исследовании под тягой.
Это уже оправдание, ну скажем посчитал расчетчик, что ст-ра хорошая, лечебная. Кто рискнет ее себе вколоть? МнУ эта цитата вводит в бешенство, софистика...
Сомневался, стоит ли включать в список основных причин повлиявших на бурное развитие TC в последние годы комментируемый Вами пункт. Включил во многом из-за его дискуссионности (для того и форум, чтобы обсуждать). Формулировка действительно далека от идеала. Сам пункт у меня получил последний номер (предполагал ранжировать примерно в порядке уменьшения, как мне казалось, значимости факторов).
Himera писал(а): ... я бы несколько видоизменил процитированное утверждение:
"квантовая химия позволяет делать полезные предположения без обращения к эксперименту"
...и с радостью под ним подписался. В каких-то случаях предположения могут оказаться и выводами, но любой результат имеет смысл проверить:)
Под цитатой тоже подписался бы (иначе зачем вообще нужна TC :D). Но лично я противник того, чтобы проверять абсолютно всё (что и невозможно, поскольку посчитать можно значительно больше, чем экспериментально проверить). Про оперирование большими библиотеками соединений уже писал Marxist. От себя приведу пример, имеющий отношение к теории - исследование ППЭ. Даже у систем, состоящих из 2-3 тяжелых атомов и нескольких атомов водорода, могут существовать десятки (!) переходных состояний, отвечающих различным каналам превращений. Подробный анализ больших систем весьма трудоёмок, если не сказать невозможен. К частью нам не надо перебирать все варианты, потому что мы кое-что знаем и полагаем, что кое в чём уже разобрались.

Разумеется, этой экономии мышления мы приносим свою плату - для того чтобы создать(осознать) что-то принципиально новое оказывается необходимо существенно выйти за пределы уже известного или произвести синтез разрозненных, казалось бы, идей и представлений. Сделать это очень трудно (труднее, чем преодолеть инерцию единственного родного языка), поскольку часто необходимые действия лежат за пределами пресловутого (но весьма дорогого для нас) здравого смысла. Поэтому весьма значительная часть передового создается случайно.
Сержл писал(а): ... ввод денег в науку отдает 1-5% от идей, но они могут покрыть и все 95% денег, потраченных на "плохие" идеи, да еще и принести прибыль.
В первом сообщении я имел в виду именно, что будущее, по-моему, за прогрессом в сторону развития разумного взаимосочетанием теории и эксперимента в химии. При этом у каждого направления останутся свои методы и задачи, своя эстетика, наконец. Поиск со всеми его "удачами" и "неудачами", естественно, неизбежен.

Ну кто, например, среди широкого круга органиков и физико-химиков мог предположить, что одними из самых сильных кислот (vs одними из самых ненуклеофильных и некоординирующихся анионов) окажутся производные додекаборат-дианиона (более конкретно, замещенные производные CB11H12-H+ - подробности в Körbe, S.; Schreiber, P. J.; Michl J. Chem. Rev. 106 (2006) 5208-5249).

Более уместным для данной темы может быть пример с эволюцией отношения сообщества химиков-теоретиков по отношению методам функционала плотности. Сначала приведу извлечение из мемориальной заметки о Хью Лонге-Хиггинсе и Джоне Попле (Kutzelnigg, W. Angew. Chem. Int. Ed., 43 (2004) 2740 – 2743):
Like most ab initio theorists, Pople initially regarded density functional theory with skepticism, especially approaches of the LDA (local density approximation) type, for the simple reason that these were too inaccurate for chemical purposes. The situation changed dramatically when A. Becke and J. Perdew proposed socalled second-generation density functionals, which included “gradient corrections” and made chemical accuracy possible. Thereafter Pople, ever a pragmatic scientist, did not hesitate to implement density functionals, such as B3LYP, in his program packages.
А вот, что по поводу DFT написал сам Попл (заключение Нобелевской лекции)
Finally, some brief comment should be made about theoretical models based on density functional theory (DFT). Such methods do not handle the two-electron interactions explicitly but rather allow for them using properties of the one-electron density. This leads to lower cost and therefore a wider range of applicability. Recent forms of DFT have also introduced a considerable amount of empirical parameterization, sometimes using the same set of experimental data. At the present time, the principal limitation of DFT models is that there is no clear route for convergence of methods to the correct answer, comparable to the ab initio chart shown in Figure 1 (имеется в виду известная диаграмма, связывающая точность неэмпирического нерелятивистского расчёта с количеством учитываемых конфигураций и размером рассматриваемого базиса - SSR). Interaction between these two groups of theoretical chemists is a hopeful for future progress.
P.S.
Сержл писал(а):Если человек на чего-нибудь ест, то фик он это хаять кому-нибудь даст.
PS
Беседа кончится дракой.
Надеюсь, что нет. Помните, верно, «классическое» из Troy
... но и врага можно уважать ...
:lol:

Ну и совсем уже P.S.
eukar писал(а):А если возможности прослушать спецкурсы пока нет, что можно порекомендовать в качестве первых кни/обзоров для самообразования? Есть ли что-то стоящее на русском?
Своё мнение по поводу того, по каким книгам лучше заниматься помещу позже в теме «MP2, B3LYP, ...» (там это будет, полагаю, уместнее).

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Сообщение VTur » Пн ноя 12, 2007 7:59 pm

Хочется заметить, не все хим вещества можно подержать в руках (да просто дорого стоят). Некоторые вообще живут - чихнуть не успеешь. А с некоторыми работать запрещает инструкция. Вот тут и считаем КХ, а кто так не думает - дайте мне пол кило радикалов и мы померим у них спектр.
Насчет DFT и нобелевских лекций. В обменнике нобелевская лекция Кона, прочитанная в пику Поплу. См. DFT.

eukar

Сообщение eukar » Ср ноя 28, 2007 7:53 pm

SSR писал(а):Ну и совсем уже P.S.
eukar писал(а):А если возможности прослушать спецкурсы пока нет, что можно порекомендовать в качестве первых кни/обзоров для самообразования? Есть ли что-то стоящее на русском?
Своё мнение по поводу того, по каким книгам лучше заниматься помещу позже в теме «MP2, B3LYP, ...» (там это будет, полагаю, уместнее).
А можно я обнаглею и напомню? :oops: 8)

Аватара пользователя
SSR
Сообщения: 230
Зарегистрирован: Пн окт 01, 2007 9:06 pm

Сообщение SSR » Ср ноя 28, 2007 8:12 pm

Я не забыл :oops: Подождите, пожалуйста, ещё некоторое время. Пост получился достаточно большой и ещё требует определённой правки и доработки + сверка ссылок и реквизитов. Первый вариант мне не очень понравился и я его перерабатываю с учётом того, что уже было упомянуто в форуме "Физическая химия".

P.S. События по этой части дискуссии развиваются тут
Последний раз редактировалось SSR Сб янв 12, 2008 12:47 am, всего редактировалось 1 раз.
Если люди не полагают, что математика проста, то только потому, что они не понимают, как на самом деле сложна жизнь (Джон фон Нейман)

eukar

Сообщение eukar » Ср ноя 28, 2007 8:13 pm

SSR писал(а):Я не забыл :oops: Подождите, пожалуйста, ещё некоторое время. Пост получился достаточно большой и ещё требует определённой правки и доработки + сверка ссылок и реквизитов. Первый вариант мне не очень понравился и я его перерабатываю с учётом того, что уже было упомянуто в форуме "Физическая химия".
Ого! Спасибо заранее...

Ответить

Вернуться в «квантовая химия и моделирование»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 2 гостя