SiH4…Y (Y=He, Ne, Ar)体系中分子间弱相互作用的理论研究开题报告

 2021-08-08 14:07:38

1. 研究目的与意义

量子化学作为理论化学的一门分支学科,近年来发展非常迅速,这主要得益于计算方法的改进和计算机性能的提高,研究对象从当初的几个原子到现在上万个原子。

研究范围也扩展到新材料、药物设计、生命科学等领域[1-4]。

分子间相互作用是量子化学学科的主要分支,据统计,近年来发表在国际知名杂志上的有关分子间相互作用的论文也呈增长趋势,其主要原因是分子间相互作用与各种生命现象、新型材料的合成、有机化学反应等息息相关[5]。

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2. 国内外研究现状分析

为了更加深入地研究分子间相互作用力,早在1930年,london就把分子间相互作用力(范德华力)分为了4个组成部分:静电相互作用能、诱导能、色散能和交换排斥能。

静电能来自永久偶极矩之间的相互作用,诱导能来自永久偶极矩和诱导偶极矩之间的相互作用,色散能来自瞬间偶极矩之间的相互作用,交换排斥能是一种来自pauli原理的排斥效应;几种作用之间还可偶合产生如诱导一色散偶合能、色散一交换藕合能等等。

研究发现,分子间相互作用相当复杂并有多种形式,除了范德华力(以及氢键)这些最常见和最重要的形式以外,许多新的氢键已经被提出。

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3. 研究的基本内容与计划

本课题拟采用量子化学从头算方法和密泛函方法,采用不同尺寸基组,对SiH4Y (Y: He, Ne, Ar)复合物几何结构、电子结构以及SiH4与Y之间的弱相互作用的成键本质以及相互作用能进行理论研究,期望从理论上阐明一些特殊分子间弱相互作用体系的电子结构特征和成键规律。

4. 研究创新点

目前,文献中研究报道的典型的弱相互作用主要为氢键、卤键、锂键等,其中氢键作用占有重要的地位。

传统意义上的氢键在本质均属电荷转移辅助相互作用.然而,氢原子两边的原子如果是弱电负性原子,甚至是电中性原子(如稀有气体单原子分子)时,能否形成氢键结构,分子间的相互作用本质与电子行为又将是如何呢?本课题以SiH4Y(Y=He, Ne, Ar)为研究对象,讨论了其分子间的弱相互作用,以期从理论上阐明一些特殊分子间弱相互作用体系的电子结构和性质。

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