【摘要】 虽然密度泛函理论已被广泛应用，但即使是对小分子吸附能等基本量的预测也不可靠。

酶活性位点的化学性质。这种活性位点扫描涉及多种偶联的过渡金属，例如氧化还原络合物中的4个锰离子，或固氮酶的铁硫簇中的8个过渡金属，如图5所示。它们提出了生物世界中一些最复杂的多参考量子化学问题。理论和实验的结合研究，主要是在密度泛函理论的水平上，已经证明成功地揭示了这种酶反应位点的许多结构和电子特征。

 

然而，等人[1,2]提出对金属之间的自旋耦合和离域之间的相互作用的详细理解仍处于起步阶段，这需要真正的多参考量子化学，也是解释实验光谱学所必需的。过渡金属纳米催化剂和表面催化剂。与酶活性位点类似，模拟合成多相催化剂的作用机制仍然是一个主要挑战。

 

图5 左图：铁硫簇与固氮酶P簇的不同氧化态（PN、Syn（PN的合成模型）、P1+和Pox）相关[1]右图：光系统II的析氧复合物的Mn4Ca核心[2]

 

虽然密度泛函理论已被广泛应用，但即使是对小分子吸附能等基本量的预测也不可靠。虽然并非所有这些问题都具有多参考的性质，但即使是这种化学的单参考建模，在远远超出密度泛函理论的水平上，目前也是具有挑战性或不可能的。光采集和视觉过程。共轭有机分子的光化学是自然界与光相互作用的手段。

 

这种天然共轭系统的一些突出例子包括植物采光复合体中的类胡萝卜素和叶绿素色素，以及与视觉相关的视紫红质系统。虽然描述与光的相互作用不仅仅是电子结构的问题，因为它涉及量子态的量子动力学演化，但量子化学问题围绕着基态和激发态的势能面，以及环境对光谱的影响。

 

一旦核薛定谔方程被正确地公式化，人们就会面临表示原子态的问题。虽然扩散蒙特卡罗等方法在振动基态方面取得了进展，但光谱学涉及到激发态的跃迁。

 

在这种情况下，张量分解和其他方法已被探索用于近似旋转波函数。然而，高维度和光谱范围要求1波数尺度上的峰值之间的分辨率，这被证明是极具挑战性的。一些著名的例子包括：①松软分子的光谱。软盘分子本质上是非常不和谐的，因此远非简单的振动描述。CH+5是一种典型的漂浮分子（见图6）：Wodraszka等人[3]五个氢原子围绕中心碳移动，该分子几乎没有传统意义上的结构。②氢键簇。

 

在氢键团簇中发现了另一个具有大非谐性的振动问题，例如在水分子和质子化水团簇的光谱中[4]。氢键网络是流动的，即使是小的团簇也可以在势能面上的许多不同的极小值之间转换。解析峰和隧道分裂对于解释大气中的水光谱以及理解水中的反应机制非常重要。此外，具有分子间氢键的分子（如丙二醛分子）的光谱学也给该领域带来了长期的挑战。

 

图6 流动CH+5构型的优势族。FromRef[3].

 

[1] Z. Li, S. Guo, Q. Sun, and G. K.-L. Chan, Nat. Chem. , 1(2019).

[2] Y. Kurashige, G. K.-L. Chan, and T. Yanai, Nat. Chem. 5, 660(2013).

[3] D. Marx and M. Parrinello, Science 284, 59 (1999).

[4] O. Vendrell, M. Brill, F. Gatti, D. Lauvergnat, and H.-D.Meyer, J. Chem. Phys. 130, 234305 (2009).

 

科学指南针已获得检验检测机构资质认定证书（CMA）、实验动物使用许可证、“ISO三体系认证”等专业认证，并荣获国家高新技术企业、国家“互联网+科研服务领军企业等多项荣誉。未来，科学指南针将继续朝着“世界级科研服务机构”的目标，在产品研发和用户服务等方面持续努力，为科学发展和技术创新做出更大贡献。

 

免责声明：部分文章整合自网络，因内容庞杂无法联系到全部作者，如有侵权，请联系删除，我们会在第一时间予以答复，万分感谢。