Перспективные направления квантовой химии

[Droog_Andrey]

Возьмите конкретную задачу: расчёт сродства к электрону атома иттербия. В ходе решения всё, что надо, и изучите.

[Сагим]

Чем так примечателен иттербий? Какие программы посоветуете для кв. мех. расчетов?

[Гесс]

Какие программы посоветуете для кв. мех. расчетов?

В зависимости от задач,наличия денег и указаний начальства - чтото из списка https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_q ... s_software
На форуме обсуждаются преимущественно Гауссиан, Орка, Природа, Файерфлай и ГамессUS. Все кроме гауссиана бесплатное (для академии), гауссиан просто знает каждая домохозяйка. Это все в той или иной мере пакеты общего плана (файерфлай со сильным сдвигом в мультиреференс), то есть можно считать многоразное: дфт, MP* (написал вначале мпХ, потом решил что неправильно поймут), CCSD(T), полуэмпирику. ДФТ идет в комплекте с ТДДФТ и соответствующими спектрами, какиминибудь сольватными моделями (CPCM,PCM и еще ктото у гауссиана, космо у орки, кажется никаких у природы), дисперсионными коррекциями гримме и RI-ускорялками разной степени прикрученности (наиболее прикрученно - у орки). По количеству фишек в одном пакете - орка уже практически догнала, а может и перегнала гауссиан, гамесс где то сзади, природа замыкает.
Из другого софта умеющего "многое и сразу" - турбомоль, нвкем, кьюкем, молпро, возможно ягуар (шредингер). Почти у каждого пакета есть какие то свои уникальные фишки.
Кроме того существует софт под менее распространенные задачи, которые "общие пакеты" не решают или решают неэффективно:
VASP, QuantumEspresso, crystal, cp2k применяются (в том числе) для периодического дфт.
CFOUR (как отделившаяся ветвь ACESовской линейки) сосредоточен на каплдкласерных расчетах.
Molcas (и Firefly) - это мультиреференсные расчеты.
Mopac и Empire - полуэмпирика.
DFTB+ - делает прошу прощения за тафтологию DFTB расчеты.
Теракем делает ДФТ-молдинамику и просто ДФТ на видеокартах.
Кому нужен DCFT - добро пожаловать в PSI4.

К минимум половине перечисленного софта я могу написать минимум один недостаток (или то что я считаю недостатком).
Ну и вот есть обзор от sanya1024 viewtopic.php?f=71&t=81934&p=566771&hilit=qchem#p566760

и немного самоцитирования viewtopic.php?f=71&t=119290&p=919803&hi ... 60#p919807

[Droog_Andrey]

Чем так примечателен иттербий?

Сродство очень маленькое, много чего надо учитывать.

[Суровый]

И гравитацию?

[Shorku]

И гравитацию?

в каком-то смысле да

[Сагим]

Зачем учитывать гравитацию ее влияние пренебрежимо мало в атомах и молекулах и к тому же в уравнение Щредингера гамильтониан не включает в себя гравитационное взаимодействие.

[Shorku]

Зачем учитывать гравитацию ее влияние пренебрежимо мало в атомах и молекулах и к тому же в уравнение Щредингера гамильтониан не включает в себя гравитационное взаимодействие.

Гамильтониан что дышло, что прибавили, то и вышло =)

[Гесс]

А не поднять ли помершую тему?

Holy Grails in computational chemistry
Houk and Liu present a short list of “Holy Grails” in computationally chemistry.* They begin by pointing out a few technical innovations that must occur for the Grails to be found: development of a universal density functional; an accurate, generic force field; improved sampling for MD; and dealing with the combinatorial explosion with regards to conformations and configurations. Their list of Grails includes predicting crystal structures and structure of amorphous materials, catalyst design, reaction design, and device design. These Grails overlap with the challenges I laid out in my similarly-themed article in 2014.**

*) Houk, K. N.; Liu, F., "Holy Grails for Computational Organic Chemistry and Biochemistry." Acc. Chem. Res. 2017, 50 (3), 539-543, DOI: 10.1021/acs.accounts.6b00532.
**) Bachrach, S. M., "Challenges in computational organic chemistry." WIRES: Comput. Mol. Sci. 2014, 4, 482-487, DOI: 10.1002/wcms.1185.

[madschumacher]

А не поднять ли помершую тему?

А, давайте!

development of a universal density functional;

Да, мы это тут долго мусолили. К сожалению, лично я что-то не слышал ничего о чем-то принципиально новом в DFT. Всё также полагаемся на "довесить побольше костылей, подкрутить параметры, опубликовать и заимплементить в Gayussian". Может кто что новое видел?

an accurate, generic force field;

Кст, на эту тему появилась интересная тенденция, которую мы тут ещё не обсуждали: обучать нейросети воспроизводить ППЭ, в результате чего получается тяжёлая, но более быстрая (и совершенно непонятная и black-box в полном смысле этого слова) вычислительная модель.

an accurate, generic force field;
improved sampling for MD;

Я бы ещё сюда добавил: "and faster and improved inclusion of nuclear quantum effects"...

dealing with the combinatorial explosion with regards to conformations and configurations.

Ну тут вообще тушить свет. Учитывая, что это тяжёлая теоретическая задача, имхо, сомнительно, что кроме арсенала эвристических методов (ну и нейросетей, или эволюционных алгоритмов, как их разновидности) можно будет хоть что-то сделать...

predicting crystal structures and structure of amorphous materials, catalyst design, reaction design, and device design.

Да... ну это вообще общие проблемы физической химии / химической физики....
Хотя вон, Оганов за счёт той же эволюционки весьма продвинул предсказание для неорг.кристаллов, вдруг какие-нть нейросети дадут что для каких-нть молекулярных кристаллов хотя бы (если молекулы не очень большого радиуса)...

[leonidas]

Ряд, в который нужно разлагать точный функционал известен. Только он расходится, он даже не сходится асимптотически. Хотя все асимптотики известны.
Дело в исходных допущениях

Для двуэлектронных систем он даже весьма сходится - 10.1002/qua.560460603
Я глубоко не копал эту тему, но думаю подробное исследование аналитических свойств этого разложения могло бы пролить немного света.

Кстати, ADC(2) еще есть в Molpro, но как-то странно, он если есть, то его сразу нет.
Видимо заимплементенирован, но нормальной документации нет, такой междусобойчик для авторов