Re: [閒聊] 這篇paper有點油
: https://www.researchgate.net/publication/308271627_Application_of_Classical_Si
: mulations_for_Computation_of_Vibrational_Properties_of_Free_Molecules
此篇 Paper 是計算化學領域的文章,刊登在歐洲的期刊 PCCP 上
(physical chemistry chemical physics, 2016 Impact Factor: 4.123)
計算化學簡而言之就是用電腦模擬的方式,來提供一些實驗無法或不易觀測到的物理性質
有時候也是節省成本、找出可能的最佳實驗條件的方法,畢竟只需要計算資源和電費。
個人讀paper習慣順序為:標題->摘要->圖->結論
我們一起用這個結構來看看這篇文章
標題:Application of Classical Simulations for Computation of Vibrational
Properties of Free Molecules
先做個簡單的名詞解釋
Vibrational Property
振動性質,通常是在講分子振動模式,舉例來說分子吸收了特定波長紅外線後會產生特定
的振動模式,大家最常用到的微波對於水分子加熱也是如此(微波其實是讓水分子轉動)
Free Molecules
硬要翻譯就是自由的分子,指不受到其他原子作用力影響的分子,
通常是在氣態(gas phase),李遠哲院士的交叉分子束方法中的分子即為此狀態,
可以微觀精確地研究化學反應中的分子動力機制。
舉例來說,一杯水的紅外線光譜會是在很廣的波長區間內有一大包訊號,
然而數個水分子的紅外線光譜則是在很狹窄的區間內有一尖銳訊號,
如圖:https://imgur.com/iiTrSkd
(圖A:液態水vs五個水分子團)
繼續讀到 Abstract
他使用了"classical" molecular dynamics (MD) 和 Monte-Carlo (MC)
與之對照的是經過 quantum corrections 的 PI-MD, MD with QTB
好耶!太多名詞了講下去應該會沒完沒了,我們直接跳到圖四吧!
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https://i.imgur.com/RGAlfCE.jpg
Christina 代表著 S=C=S 分子的中心碳(C)原子所在位置,而揮舞的雙手代表著硫(S)原子
雙手往上下揮動代表 bending vibration,
伸直出拳的方向則代表 stretching vibration,
是兩種不同的振動模式
而在圖中背景的位能面(potential energy surface)上紫色區域代表硫原子最適位置
即要給予足夠的動能(振動)才能跨出位能面上的低點區域。
BP86 是 Density funtional theory (DFT, 1998年諾貝爾獎) 的函數之一,
6-31G 是 Basic set, 描述電子軌域的範圍,
通常研究越多電子的原子要使用越大的Basic set
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回到 Abstract,其中講到了經過量子效應修正後的古典計算方法就能有不錯的表現
實際上看到 Table 4 也是如此,對比 MC vs MC+QA,發現 l(C-S) 和 l(S---S)
兩項 vibration 的距離經過量子效應修正都更接近實際的實驗數據(Exp.)
這也是結論要講述的概念,但這邊用了一個字 a "posteriori" quantum corrections
代表我們該選用哪一種 quantum corrections 也是得憑經驗,
沒有人一開始就知道該怎麼做,往往需要花費不少代價做前置測試,才摸索出正確的道路,
正像是鳳凰院凶真不斷地跳躍世界線,才抵達真正的結局。
Molecular Dynamic (MD):分子動力模擬,隨機方向動能後計算受力與能量,
在時間間隔選取得很小的情況下能量與結構計算才會精準
Monte-Carlo (MC):蒙地卡羅模擬,蒙地卡羅為因賭博成名的城市,
以機率判定來決定是否移動計算位能面,適合描述低點
DFT:1964年由 Walter Kohn 和 Pierre Claude Hohenberg
發現電子密度和能量(結構)有一對一的函數關係
題外話,李遠哲之父為李澤藩,最近他的部分畫作在《不朽的青春》北師美術館展出
展覽免費但只到這周日,歡迎大家有空去看!
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不要拿當年被問的問題荼毒別人阿XD
這篇的貢獻其實是他教你用簡單省錢的方法做出不錯的結果
當年CCSD和MP2這種精確但貴的方法一跑就是一兩個月起跳,
用他的方法可能花一天計算結果就出來了
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我用學術網路載下來看也是的同樣的圖喔peko
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原來如此,我最愛當免費仔了peko
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年輕時曾經把電腦想像成魔鏡,覺得未來有一天電腦一定能回答所有人類想問的問題
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El Psy Congroo!
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如果是我老闆一定先罵我一頓然後叫我換圖XDDDD
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