水分子二聚体的从头计算和ABEEM/MM方法的研究

论文摘要

二聚体水体系是液态水分子体系中氢键存在的原型[4],以往对于它的研究,大多数都是关于水分子二聚体的最稳定构型,忽略了势能面上的其它稳定点[13,14].本文应用高水平的从头计算方法、ABEEM/MM模型以及其它几种力场方法研究了二聚体水分子势能面上的10种稳定构型,并进一步应用以上方法计算得到了二聚体水分子十种低能结构的各种性质,包括几何构型、相互作用能、稳定性、ABEEM电荷分布和偶极矩等。通过比较分析,本文采用的八种力场方法都不能优化出全部十种低能结构,同时对二聚体水分子的其它性质如偶极矩和相互作用能的描述也不够准确;然而,ABEEM/MM模型不仅能够优化出二聚体水分子的全部十种低能结构,而且计算得到的十种低能结构的稳定顺序和高水平的从头计算方法完全一致,同时利用ABEEM电荷分布预测的二聚体水分子的偶极矩也得到了与从头计算方法相一致的结论。以上结果为进一步验证ABEEM/MM模型的合理性、参数的正确性和可转移性提供了可靠的依据。也为认识中等大小的、较大的乃至更大的水分子团簇奠定了坚实的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 第二章 基础理论和计算方法
• 2.1 从头计算理论
• 2.1.1 分子轨道理论
• 2.1.1.1 闭壳层分子的RHF 方程
• 2.1.2 电子相关问题
• 2.1.2.1 物理图象
• 2.1.2.2 电子相关能
• 2.1.2.3 组态相互作用
• 2.1.2.4 耦合簇方法
• 2.1.2.5 微扰理论方法
• 2.2 基组的选择
• 2.3 CP 校正梯度优化简介
• 2.4 密度泛函理论
• 2.4.1 历史背景
• 2.4.2 基本理论
• 2.5 分子力场
• 2.6 ABEEM/MM 理论
• 2.6.1 原子-键电负性均衡方法（ABEEM）
• 2.6.2 ABEEM 模型应用于水分子体系（ABEEM-7P 水模型）
• 2.6.3 原子-键电负性均衡方法融合进分子力场（ABEEM/MM）
• 2.6.3.1 ABEEM/MM 模型应用于水分子体系的能量表达式及其参数的确定
• 第三章 二聚体水分子间相互作用的从头算研究
• 3.1 引言
• 3.2 计算方法
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 二聚体水分子的平衡构型及其性质
• 3.3.2 CP 校正梯度优化和正常梯度优化的比较
• 3.3.3 水分子二聚体的十种稳定结构及其性质
• 第四章 水分子二聚体十种低能结构的ABEEM/MM方法研究
• 4.1 引言
• 4.2 计算方法
• 4.3 结果和讨论
• 4.3.1 二聚体水分子的平衡结构及其性质
• 4.3.1.1 几何构型和振动频率
• 4.3.1.2 ABEEM 电荷分布和偶极矩
• 4.3.1.3 相互作用能
• 4.3.2 水分子二聚体的十种低能结构及其性质
• 4.3.2.1 几何构型
• 4.3.2.1.1 ABEEM/MM 几何构型
• 4.3.2.1.2 其它力场几何构型
• 4.3.2.2 二聚体水分子间相互作用能
• 4.3.2.3 偶极矩
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢