量子化學計算
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
量子化學計算的實例教程
另外要說的是，那些將量子化學作為工具研究具體體系的人，必須重視理論的學習，這樣才能自行搞懂程序錯誤的原因。
4 要習慣Trial & Error方法解決程序使用中的問題，別直接就問“xxx關鍵詞怎么用”、“是不是要輸入xxx命令”、“輸出中xxx代表什么意思”之類，要自己多試試、分析、比較，試了也毫無損失，又不是配置炸藥弄不好就爆炸，比起等待別人回復，往往還不如自己去摸索速度更快。
5 Google is your friend。要習慣求助Google，我在網上見過的提問中多半都是可以通過Google找到答案的。尤其是程序運行、編譯出錯這類，把錯誤提示扔進Google一搜，就算不能直接找到管用的解決方法，起碼也能得到諸多有用的提示。另外，書籍、文獻、各類文檔（比如程序手冊、教程）都是你的老師，“不懂就問”這話沒錯，但在問活人之前先要詢問無聲的老師們。
6 要想得到快速、有效的回復，需要選擇合適的求助場所。如果有專門性的討論區，就不要在通用的討論區詢問。比如詢問gromacs的問題，就不適合在CCL上面問（CCL是最具影響力的綜合性的計算化學郵件列表），而應當在gromacs官方的郵件列表里問；對于論壇，比如mdbbs、emuch，就應當到gromacs專屬板塊里問。另外別忘了購買商業軟件的時候價錢里一般也包含售后服務，一些高難問題，尤其是可能涉及到bug，或者只有開發者才能說清楚的事情，最好直接聯系軟件銷售商尋求解決，他們也有義務提供解答。
7 如果提問的問題沒人解答，未必是沒有人懂，而很可能是你的提問方式不對，令別人無法或者不愿意解答，要好好檢查提問是否符合本文提出的諸多要求。如果發現有不符合之處，建議先自己繼續琢磨一陣子，如果還是無解，再把問題重新改寫，使之充分滿足本文要求，然后重新發出來，說不定就有人解答了。
展開 1，（8月13日-8月16日） LAMMPS動力學實戰班
2，（8月21日-8月24日）第一性原理與vasp實戰班
3，（8月27日-8月30日）量子化學Gaussian理論實踐
4，（9月17日-9月20日）材料模擬實戰課程安排
【主講內容】
一、Lammps基礎與原理
二，Lammps大量實例練習賞析（已發表文章）
三、LAMMPS高級研修及案例操作
一、密度泛函理論基礎 二、催化基礎
三、MS構建表面模型 四、Linux操作命令
五、VASP輸入輸出文件
六、表面吸附 七、過渡態搜索
八、后處理 九、微動力學模擬
十、光催化入門
十一、光催化計算示例
十二、電催化入門
一、計算化學理論及程序入門操作
二、Gaussian基礎操作及實際計算過程
三、Gaussian進階操作及實際計算過程
四、Gaussian計算實踐專題與應用
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劉娜(老師)
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展開 關鍵詞：pKa,高精度熱力學計算，DFT，Gaussian，量子化學
胺類化合物在化學、藥物化學和生物化學中扮演著重要角色，它們不僅廣泛應用于藥物設計、催化反應、環境污染治理等領域，而且其酸堿性質直接影響分子的溶解度、生物利用度和代謝途徑。因此，準確預測胺類分子的 pKa 值，對于理解其酸堿行為和調控其化學反應性具有重要意義。pKa 值反映了分子在水溶液中的酸性或堿性強度，通常通過實驗測定，但實驗方法常常受到溶劑效應、溫度、離子強度等因素的影響，且對于復雜分子的測定具有較大的挑戰。因此，基于量子化學計算的理論預測成為了近年來研究的熱點之一，尤其是高精度計算方法如Gaussian軟件的應用，提供了一種可靠的理論工具。
胺類分子通常包含氮原子，并具有一個或多個可接受氫離子的氨基團。胺類分子的酸堿性質通常表現為其在水溶液中與氫離子（H?）的結合或解離過程，即酸堿平衡反應。例如，一級胺（RNH?）在水中與氫離子反應形成銨離子（RNH??）。在該過程中，胺類分子通過質子化作用（氫離子結合）表現出堿性。胺類分子的 pKa 值定義為其氨基團解離（或接受氫離子）的酸堿平衡常數。
胺類分子的 pKa 值受到多種因素的影響，包括分子的結構（如取代基、環結構、電子效應等）、溶劑的極性、溫度和分子的構象變化等。通常，胺類化合物的 pKa 值范圍從 9 到 12 左右，但這一范圍會因分子內部的電子效應、氫鍵作用等因素而有所變化。準確預測這些值不僅有助于理解胺類分子的酸堿性，還能幫助設計更具生物活性的分子或優化分子在水相中的穩定性。
Gaussian 軟件是目前最廣泛使用的量子化學計算工具之一，它能夠通過各種量子化學方法模擬分子的結構、性質以及反應機理。
展開 CINNO Research產業資訊，日本化學工業株式會社（以下簡稱：日本化學）將把用于制造量子點（Quantum Dot ，簡稱QD）顯示部件的磷原料產能提高至目前的五倍。量子點顯示部件市場正在以歐美和中國為中心，向全球范圍內不斷擴大。日本化學將在其福島第二工廠（福島縣三春町）的磷生產線上增設特殊設備。項目施工將于2021年底開始， 2022年下半年開始運營。投資額將達到約8億日元（約人民幣4477萬元）。
特殊容器中的量子點用磷材料（圖片來源：日本化學提供）
據日媒日刊工業新聞報道，日本化學在全球量子點用磷原料市場上占有70-80%的份額，并在積極應對韓國三星集團和中國制造商等日益增長的需求。
量子點是小于10納米（納米為十億分之一）的半導體顆粒，由鎘和銦基材料組成。日本化學為量子點提供的磷原料為磷化氫衍生物（磷基衍生物），相關產品有5種以上。在溶劑應用中使用兩種材料。日本化學在該產品群的全球市場中份額為70-80%（基于日本化學調查）。福島第二工廠在30多年前就開始生產磷化氫衍生物，并在2014年開始提供量子點制造用磷原料。隨著量子點顯示部件市場的快速擴張，日本化學仔細研究相關產品的生產線結構，判斷出通過增加中間設備，可大幅提高生產能力，甚至能達到目前水平的五倍。
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在經典計算機向量子計算躍遷的臨界點，軟件許可模式正站在顛覆性變革的門前。當谷歌實現72位量子比特操控，當IBM推出1121量子體積的量子計算機，我們不得不思考：UG（NX）軟件沿用三十年的許可模式，是否將在量子時代迎來根本性重構？本文將穿透技術迷霧，前瞻量子加密授權、按量子位計費等革命性場景，揭示未來十年許可管理的演進路徑。
一、量子加密授權：從算法防御到物理安全
某航空制造企業的經典案例揭示傳統加密的脆弱性
量子化學計算中的電子相關效應（如電子交換-關聯能量）對精確預測 pKa 值至關重要，但這些效應需要高精度的波函數方法來處理，如多體效應（多體波函數方法）或高階的密度泛函方法。高精度的計算通常需要較大的計算資源，特別是在計算分子的多體電子效應時。
計算精度和方法的選擇
用于量子化學計算的方法（如 DFT、HF、MP2、CCSD 等）各有優缺點。
在這一過程中，Gaussian軟件作為一種經典的量子化學計算程序，提供了豐富的功能來支持DFT計算，廣泛應用于稀土化合物的研究。
在稀土化合物的研究中，Gaussian軟件結合密度泛函理論（DFT）能夠在多個方面提供關鍵的理論支持。首先，通過DFT計算可以優化稀土化合物的幾何結構，獲得最低能量構型，從而幫助確定金屬中心的配位數和幾何構型，分析化合物的穩定性。
高可靠、高穩定性，保證計算設備長期穩定運行
? 計算即巔峰
應用領域匯總
APP1 計算類
1) 數值模擬、數學建模
2) CAE仿真計算（結構仿真、多物理場耦合、電磁仿真）
3) 油藏模擬、地質建模、地震模擬
4) 天體物理模擬、核物理、粒子物理模擬、地球科學模擬
5) 天氣預測和氣象模型
6) 光學仿真、光子學仿真
7) 金融建模和風險分析、量化交易、高頻交易
8) 量子化學計算
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精度高：J-OCTA的內置工具可以通過量子化學的計算結果對力場參數進行優化。此外，支持EAM（金屬）、PCFF（聚合物）、混合（EAM+LJ）等多種力場。
（圖5：分子二面角勢能優化）
3. 反應快：根據量子化學計算結果，可以在MD(VSOP)中進行反應模擬。J-OCTA內置GUI可以簡單便捷地設置反應位點。
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他領導著一個由本科生組成的研究小組，負責各種項目，包括分子動力學模擬、量子化學計算和機器學習在化學問題中的應用。美國國家科學基金會和美國化學學會石油研究基金對他的研究小組給予了支持。
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[1] AK Sharma，“實驗室玻璃器皿識別：科學學生的監督機器學習示例” ，計算科學教育雜志，12 (1)，2021 年第 8-15 頁。
這樣的服務器適合進行CAE仿真計算、量子化學計算、分子動力模擬，多任務同步計算、數據分析等任務，多核并行仿真計算。
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