Lokális tulajdonságok kvantumkémiai analízise és számítása  részletek

súgó  nyomtatás 
vissza »

 

Projekt adatai

 
azonosító
71816
típus K
Vezető kutató Mayer István
magyar cím Lokális tulajdonságok kvantumkémiai analízise és számítása
Angol cím Quantum chemical analysis and computation of local properties
magyar kulcsszavak lokális tulajdonságok, lokalizált pályák, energiakomponensek, kötésrend, korrelált hullámfüggvények
angol kulcsszavak local properties, localized orbitals, energy components, bond order, correlated wave functions
megadott besorolás
Fizikai kémia és elméleti kémia (Matematikai, Fizikai, Kémiai és Mérnöki Tudományok)100 %
Ortelius tudományág: Kvantumkémia
zsűri Kémia 1
Kutatóhely Szerves Kémiai Intézet (MTA Természettudományi Kutatóközpont)
résztvevők Lendvay György
projekt kezdete 2008-04-01
projekt vége 2013-04-30
aktuális összeg (MFt) 9.698
FTE (kutatóév egyenérték) 4.14
állapot lezárult projekt
magyar összefoglaló
Az ab intio kvantumkémiai számítások egy-egy molekula egészére vonatkoznak, ezáltal annak globális leírását adják. A kémiai értelmezés és a hasonló molekulák között több-kevesebb pontossággal átvihető mennyiségek vizsgálata viszont inkább lokális leírást igényel. Pályázatunk célja az, hogy a molekulák elektronszerkezetének szisztematikus lokális leírását adjuk meg. Ehhez a munkához néhány korábbi (képlet szinten már levezetett, de eddig részletesebben nem vizsgált s még be nem programozott) elméleti eredményünkből indulunk ki.

A vizsgálni kívánt főbb problémák:

1. Effektív atompályák (csoportpályák) és effektív minimális bázis meghatározása korrelált hullámfüggvények esetére.

2. Kötésrendek számítása az effektív minimális bázissal felépített hullámfüggvényekkel.

3. A lokalizált pályák - és az azokat alkotó atomi hibridek - ortogonalitásának feladásával a szokásos ortogonális lokalizált pályáknál kevésbé delokalizált nemortogonális lokalizált pályák előállítása, s ezek felhasználása a rotációs gátak értelmezésére.

4. Lokális spin-tulajdonságok: a spineloszlás változásai gyökös reakciókban (pl. O2 addiciója gyökökre), az atomi spinek megjelenése homolitikus disszociáció során (pl. N2, W2); biradikálisok természete, molekuláris mágnesek.

5. Az elektron-gerjesztések lokális tulajdonságainak analízise spektroszkópiai, fotokémiai vizsgálatokban,

6. Az elektronkorreláció lokális tulajdonságai.
angol összefoglaló
Ab initio quantum chemical calculations deal with a molecule as a whole, thus giving its global description. The chemical interpretation and the study of quantities which are more-or-less transferable between similar molecules, however, call for a local description. The aim of the project is, accordingly, to develop a systematic local description of molecular electronic structure, based on some of our earlier results - some equations that have been derived but not yet studied nor programmed.

The main problems to be studied are:

1. Determination of effective atomic (group) orbitals and of effective minimal basis sets for correlated wave functions.

2. Calculation of bond orders for wave functions built up of the effective minimal basis.

3. Determination of localized orbitals with smaller delocalization tails than the usual ones by releasing the orthogonality requirements for the localized orbitals and for the atomic hybrids constituting them, and their application for interpretation of rotational barriers.

4.Local spin properties: the change of spin-distribution in radical reactions (e.g. O2 addition to radicals), the appearance of atomic spins during homolytic dissociation (e.g. N2, W2); the nature of biradicals, molecular magnets.

5. Analysis of local properties of electronic excitations in spectroscopy and photochemical applications.

6. Local properties of the electron correlation.





 

Zárójelentés

 
kutatási eredmények (magyarul)
- Általánosítottuk az effektív atompályák fogalmát az ún. 3-dimenziós (fuzzy atom, Bader atom) analízis esetére. A hagyományos atompálya-képet alá lehet támasztani akár síkhullám-számítások eredményei alapján is. - Kötésrend-számítások síkhullám-számítások eredményei alapján. - Az effektív atompályák segítségével megoldottuk az energiafelbontás korábbi dilemmáját: a kötésekből származó ionos tagok formálisan atomon belüli energiajárulékait megfelelően fel kell osztani a kötések között . - Módszert javasoltunk az atomok promóciós energiájának számtására. - Extém mértékben lokalizált pályákra tettünk javaslatot a Löwdin-féle párosítási tétel alapján. - Megoldottuk a lokális spinek korrekt számitását mind egydetermináns mind korrelált hullámfüggvényekre. - Analitikus bizonyitást adtunk a Hückel-féle "4n+2" szabályra. - Javitott definiciot adtunk a kötésrend-indexre korrelált hullámfüggvények használata esetén. - A kidolgozott számítási módszereket alkalmaztuk kísérletező munkatársaink eredményeinek értelmezésére.
kutatási eredmények (angolul)
- The concept of effective atomic orbitals has been generalized for the case of the 3-dimensional analysis (fuzzy atoms, Bader's atoms). The classical picture of atomic orbitals can be corroborated even based on the results of plane-wave calculations. - Calculation of bond orders from the results of plane-wave calculations. - A dilemma of the previous energy partitioning schemes has been resolved: the formally intraatomic energy contributions of the ionic terms originating from the bonding should be properly distributed between the individual bonds. - A method has been proposed to calculate the promotion energy of atoms in molecules. - Extremely localized orbitals are proposed by using Löwdin's pairing theorem. - The methods of calculating local spins are elaborated for both single determinant and correlated wave functions. - An analytic derivation is given for Hückel's "4n+2" rule. - An improved definition of bond order index is proposed for correlated wave functions. - The methods developed in the project were applied to interpret the experimental results of our coworkers.
döntés eredménye
igen





 

Közleményjegyzék

 
Asturiol D., Salvador P., Mayer I.: Dissecting the hindered rotation of ethane, ChemPhysChem. 10, 1987--1992, 2009
Lendvay G.: Characterization of changes in chemical reactions by bond order and valence indices, in: Theory of Chemical Reactivity, P. K.Chattaraj (Ed.), Taylor and Francis, London, 2009
Mayer I., Salvador P.: Effective Atomic Orbitals for Fuzzy Atoms., J. Chem. Phys. 130, 234106, 1--6, 2009
Mayer I.: Local Spins: An Improved Treatment for Correlated Wave Functions, Chem. Phys. Lett. 478, 323--326, 2009
Mayer I.: Analytical derivation of the Hückel 4n + 2 rule, Theor. Chem. Accounts, 125, 203--206, 2010
Mayer I.: On the Promotion Energy of an Atom in a Molecule., Chem. Phys. Lett. 498, 366--369, 2010
Mayer I.: Löwdin's pairing theorem and some its applications, Molec.Phys., 108, 3273--3278, 2010
Mayer I., Matito E.: Calculation of Local Spins for Correlated Wave Functions., Phys. Chem. Chem. Phys. 12, 11308--11314, 2010
Zoboki T., Mayer I.: Extremely Localized Non-Orthogonal Orbitals by the Pairing Theorem., J. Comput. Chem. 32, 689--695, 2011
Szabó P-, Lendvay G., Horváth A., Kovács M.: The effect of the position of methyl substituents on photophysical and photochemical properties of [Ru(x,x'-dmb)(CN)4]2- complexes: Experimental confirmation of theoretical prdictions, Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 16033--45, 2011
Mayer I., Bakó I., Stirling A.: Are there Atomic Orbitals in a Molecule?, J. Phys. Chem. A 115, 12733--12737, 2011
Mayer I.: Improved Chemical Energy Component Analysis., Phys. Chem. Chem. Phys. 14, 337--344, 2012
Ramos-Cordoba E., Matito E., Mayer I., Salvador P.: Towards a unique definition of the local spin., J. Chem. Theory Comput. 8, 1270--1279, 2012
Mayer I.: Local Spins: Improving the Treatment for Single Determinant Wave Functions., Chem. Phys. Lett., 539-540, 172--174, 2012
Mayer I.: Improved Definition of Bond Orders for Correlated Wave Functions, Chem. Phys. Lett., 544, 83--86, 2012
Ramos-Cordoba E., Matito E., Salvador P., Mayer I.: Local Spins: Improved Hilbert-Space Analysis, Phys. Chem. Chem. Phys. 14, 15291--15298, 2012
Bakó I., Stirling A., Seitsonen A.P., Mayer I.: Extracting Chemical Information from Plane Wave Calculations by a 3D ``Fuzzy Atoms" Analysis, Chem. Phys. Lett., 97--101, 2013
Ramos-Cordoba E., Salvador P., Mayer I.: The atomic orbitals of the topological atom, J. Chem. Phys., közlésre elfogadva, 2013





 

Projekt eseményei

 
2012-01-03 13:16:27
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Szerkezeti Kémiai Intézet (MTA Természettudományi Kutatóközpont), Új kutatóhely: Szerves Kémiai Intézet (MTA Természettudományi Kutatóközpont).




vissza »