Квантово-химические расчеты с помощью python: Основы S2 - DFT - SCF, оптимизация, Частота.

• Винаяк, аспирант по химии, проводит занятие по квантово-химическим расчетам с использованием Python.  

• Он обсуждает основы dft и как использовать Python для выполнения вычислений.  

• Винаяк создает молекулу воды с помощью Python и RDKit.  

• Он объясняет, как оптимизировать геометрию молекулы и сохранить ее в формате xyz.  

• Винаяк объясняет уравнение Шредингера и как оно используется для расчета энергии.  

• Он также объясняет приближение Борна-Оппенгеймера и теорию электронной структуры.  

• Он обсуждает, как эти концепции применяются в квантово-химических расчетах.  

• DFT - это метод, который используется для моделирования квантовых систем, таких как молекулы и атомы.  

• Он основан на решении уравнения Шредингера и учитывает квантовые эффекты, такие как обменные взаимодействия и корреляции.  

• DFT использует приближение Харт-Фока для решения уравнения Шредингера, которое не учитывает корреляции, но дает точные значения энергии в 98% случаев.  

• DFT использует функционалы плотности для описания электронной плотности и энергии системы.  

• Существует несколько предложенных методов для определения корреляции обмена, которые используются в различных функциях плотности.  

• Гибридные функционалы, такие как B3LYP, учитывают обменные и корреляционные эффекты, что делает их более точными.  

• DFT использует функции Слейтера для описания положения электронов и их волновых функций.  

• Вместо использования функции Слейтера, можно использовать гауссовы функции для аппроксимации, что упрощает решение уравнения Шредингера.  

• Видео объясняет, как использовать теорию функционала плотности для описания движения электронов вокруг ядра атома.  

• Теория основана на использовании гауссовых функций для представления орбиталей.  

• Видео объясняет, как использовать различные базовые наборы для моделирования движения электронов.  

• Базовые наборы могут быть использованы для разных элементов и разных уровней сложности.  

• Видео объясняет разделение валентных оболочек на две части для более точного описания электронной плотности.  

• Поляризация может быть добавлена для более точного описания движения электронов.  

• Видео приводит примеры различных базовых наборов и их использования для моделирования движения электронов.  

• Выбор базового набора зависит от многих факторов, включая элемент, который нужно моделировать, и метод, который используется для моделирования.  

• Выбор базового набора зависит от размера молекулы и требуемой точности вычислений.  

• Увеличение базового набора увеличивает точность, но требует больше времени.  

• Оптимизация геометрии включает в себя цикл SCF, вычисление сил и перемещение атомов.  

• Параметры конвергенции и отсечки могут быть настроены для ускорения процесса.  

• Размещение молекулы в структуре входных данных и выбор растворителя влияют на результаты оптимизации.  

• В Python можно использовать PCF для оптимизации молекулы с помощью растворителя.  

• Можно разделить уровни для разных атомов или типов атомов.  

• В зависимости от базового набора, можно указать, какому атому нужен определенный базовый набор.  

• В видео обсуждается процесс вычисления частоты, который помогает определить, является ли структура минимумом или максимумом.  

• Для этого используется расчет 2-й производной от значений, который называется частотой.  

• Если все частоты положительны, это означает, что структура оптимизирована.  

• В примере с оптимизированной молекулой воды, все частоты положительные, что указывает на успешную оптимизацию структуры.  

• Если же частоты комплексные, это означает, что структура не оптимизирована.  

• В конце видео автор предлагает выполнить упражнения, настроить частоту для неоптимизированной молекулы воды и попробовать воспроизвести спектр частот с разными функционалами и основами.