多体微扰理论
基于分子轨域理论的高级量子化学计算方法
多体微扰理论是一种基于分子轨域理论的高级量子化学计算方法。这种方法以Hartree-Fock方程的自洽场解为基础,应用微扰理论,获得考虑了相关能的多电子体系近似解,其计算精度与组态相互作用方法的DCI接近,但计算量远小于DCI,是应用比较广泛的高级量子化学计算方法。
简介
多体微扰理论是一种基于分子轨域理论的高级量子化学计算方法。这种方法以Hartree-Fock方程的自洽场解为基础,应用微扰理论,获得考虑了相关能的多电子体系近似解,其计算精度与组态相互作用方法的DCI接近,但计算量远小于DCI,是应用比较广泛的高级量子化学计算方法。
历史
多体微扰理论是由量子化学家Møller和Plesset在1934年提出的,所以这一方法也经常以二人的名字所写MP表示,MPn表示的是多体微扰n级近似。
分子轨道
分子轨道(英语:Molecularorbital,MO)是化学中用以描述分子电子的波动特性的函数。这个函数可以计算出化学和物理性质,例如在任意一个特定区域找到电子的概率。“轨道”一词由罗伯特·桑德森·马利肯于1932年提出,为“单电子轨道波函数”(one-electron orbital wave function)的简称。从基本层面上来说,它用于描述该函数具有显著振幅的空间区域。分子轨道通常由分子中的个别原子提供的原子轨道杂化轨道,或者其他原子团的分子轨道结合而成。这些可以由哈特里-福克方程或自洽场方法(SCF)量化计算。
分子轨道可以用来表示分子中占有该轨道的电子可能出现的区域。分子轨道由原子轨道结合而成,其中原子轨道预测了原子中电子的位置。分子轨道可以具体说明分子的电子排布:一个或一对电子的空间分布和它(们)的能量。分子轨道通常会以原子轨道线性组合(LCAO-MO法)表示,尤其是在进行定性或近似分析的时候。它们的宝贵之处在于对分子键结提供了简单的模型,使之能透过分子轨道理论了解。现今大多数用于计算化学的方法由计算系统的MO开始。分子轨道描述一个电子在原子核产生的电场中的表现,以及与其他电子的平均分布。根据泡利不相容原理,两个电子占据相同轨道时,必须具有相反的自旋。这注定只是一个近似值,能够高度精准描述的分子电子波函数并没有轨道(参:组态相互作用方法)。
哈特里-福克方程
哈特里-福克方程(英语:Hartree–Fock equation),又称为HF方程,是一个应用变分法计算多电子系统波函数方程,是量子物理、凝聚态物理学、量子化学中最重要的方程之一。HF方程形式上是单电子本征方程,求得的本征态是单电子波函数,即分子轨道。以HF方程为核心的数值计算方法称为“哈特里-福克方法”(Hartree–Fock method)。
基于分子轨道理论的所有量子化学计算方法都是以HF方法为基础的。鉴于分子轨道理论在现代量子化学中的广泛应用,HF方程被视为现代量子化学的基石。
参见
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 16:50
目录
概述
简介
历史
分子轨道
参考资料