2,807 views
پیشینه تحقیق مدل سازی مولکولی( شیمی محاسباتی) ودو روش محاسباتی، روش مبتنی بر مکانیک مولکولی و روش مبتنی بر ساختار الکترونی دارای ۳۰ صفحه می باشد فایل پیشینه تحقیق به صورت ورد word و قابل ویرایش می باشد. بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دنلود فایل نمایش داده می شود و قادر خواهید بود آن را دانلود و دریافت نمایید . ضمناً لینک دانلود فایل همان لحظه به آدرس ایمیل ثبت شده شما ارسال می گردد.
مقدمه ۴
نگاهی به شیمی محاسباتی ۴
۱- روشهای محاسباتی: ۵
۱-۱) روش مبتنی بر مکانیک مولکولی(MMM ) ۵
۱-۲) روش مبتنی بر ساختار الکترونی (ESM) ۶
تقریب بورن- اپنهایمر ۷
۱- روشهای نیمه تجربی ۸
۳- روشهای تابعیت چگالی ۸
الف- تئوری تغییر: ۹
ب- تئوری اختلال : ۱۰
۱-۲-۱) روش نیمه تجربی (SEM) ۱۰
۱-۲-۲) روش از آغازین : ۱۱
۱-۲-۲-۱) تقریب هارتری ۱۲
۱-۲-۲-۲) تقریب هارتری- فاک ۱۳
۱-۲-۲-۳) روش هارتری- فاک برای مولکولها ۱۴
۱-۲-۲-۴) همبستگی الکترونی ۱۵
۱-۲-۲-۴-۱)تئوری اختلال مولر – پلست (MPPT) ۱۷
۱-۲-۲-۴-۲)برهمکنشهای پیکربندی (CI) ۱۸
۱-۲-۲-۴-۳) خوشههای جفت شده (CC) ۱۹
۱-۲-۳) روشهای تابعیت چگالی( DFT ) ۱۹
۱-۳) مجموعههای پایه ۲۰
۱-۳-۲) اوربیتالهای گوسینی ۲۱
۱-۳-۳) توابع قطبیده ۲۲
۱-۳-۴) توابع پخشیده ۲۳
۱-۳-۵) مجموعه پایه همبستگی سازگار ۲۳
۱-۳-۶) خطای ناشی از برهمنهی مجموعه پایه BSSE ۲۴
۱-۴) تئوری اتمها در مولکولها ۲۷
منابع و مراجع ۳۰
[۱] E. G. Lewars, “Computational Chemistry Introduction to the Theory and Application of molecular and Quantum mechanics”, Secaucus, Nj, USA, kluwer academic publisher, 2003.
[۲] D. C. Yang, “Computational Chemistry: A practical Guide for Applying Techniques to Read-word problems”, John wiley and Sons, Inc, 2001.
[۳] I. N. Levin, “Quantum chemistry”, 4th, Ed. Prentice-Hill Inc, new Jersy, 1991.
[۴] J. B. Foresman and Æ. Flisch, “Gaussian-Exploring chemistry with Electronic structure methods”. 2nd, Gaussian, Inc, Pittsburgh, PA, 2003.
[۵] I. N. Levin, “Physical Chemistry”, 4th, Ed. Hill Inc, New Jersy, 1995.
[۶] J. Cramer, “Essential of computational chemistry”, 2nd, Ed; Christopher, John wiley and Sons, ltd. 2004.
[۷]F. Jensen, “Introduction to computational chemistry”, John wiley and Sons, ltd., 2th, Ed, 2007.
[۸] Sadlej, “Semi Emprical Method for Quantum Chemistry”, Hill Hardwood, 1985.
[۹] D. Feller, K. A. Peterson, J. Chem. Phys. 108 (1998) 154.
یکی از پایههای فیزیک جدید مکانیک کوانتومی میباشد. عبارت مکانیک کوانتومی اولین بار در سال ۱۹۲۴ توسط بورن مطرح شد [۱]. مکانیک کوانتوم، توصیف صحیح از رفتار الکترونها میباشد. از دیدگاه تئوری، در مکانیک کوانتومی هر خاصیت اتم منفرد یا مولکول دقیقا قابل پیش بینی میباشد، اما عملا معادلات مکانیک کوانتومی برای هیچ سیستم شیمیایی به جز اتم هیدروژن به طور دقیق حل نشده است [۲].
شیمی کوانتومی دانش کاربرد مکانیک کوانتوم در مسائل مربوط به شیمی میباشد. به عنوان مثال در زمینه شیمی فیزیک از مکانیک کوانتوم در موارد زیر استفاده میشود :
محاسبه خواص ترمودینامیکی گازها( مانند انتروپی، ظرفیت گرمایی)
تفسیر طیفهای مولکولی، به منظور کمک به تعیین خواص مولکولی ( مانند طول، زوایای پیوندی و ممانهای دوقطبی)
بررسی و محاسبه خواص حالتهای گذار در واکنشهای شیمیایی، به منظور تخمین ثابت سرعت [۳].
با گذشت زمان نیاز به علوم کامپیوتری در جهان بیشتر میشود. در زمینه علوم پایه، علوم کامپیوتری گامهای موثری برداشته و گواه این امر طراحی و تولید صدها نرمافزار است، که با نرم افزارها، محاسبات راحتتر انجام میشود.
شیمی محاسباتی[۱] که به آن مدل سازی مولکولی[۲] نیز میگویند، تلاش مینماید نتایج مرتبط با مسائل شیمیایی را با استفاده از کامپیوتر بدست آورد. سوالهایی که به طور کلی به صورت محاسباتی مورد بررسی قرار میگیرند، عبارتند از:
ساختار مولکولی (Molecular geometry )
انرژی مولکولها وحالتهای گذار
فعالیتهای شیمیایی (Chemistry reactivity)
طیفهای NMR, UV, IR
برهم کنشهای یک ماده با آنزیم و خصوصیات فیزیکی مواد [۱].
در شیمی محاسباتی روشها به دو دسته تقسیم میشوند:
۱- روش مبتنی بر مکانیک مولکولی[۳] MMM
۲- روش مبتنی بر ساختار الکترونی[۴] ESM
در هر دو روش ذکر شده محاسبات پایهای یکسانی انجام میگیرد:
۱- محاسبات انرژی برای یک ساختار مولکولی خاص
۲- انجام بهینه سازی ساختار هندسی که در کمینه سطح انرژی پتانسیل قرار میگیرد.
۳- محاسبه بسامدهای ارتعاشی که در اثر حرکات درونی مولکولها پدید میآید [۴].
روش مکانیک مولکولی که به آن میدان نیروی تجربی (EFF)نیز گفته میشود از قوانین فیزیک کلاسیک برای پیشبینی ساختار و خواص مولکولها استفاده مینماید.
روشهای مختلفی مبنی بر مکانیک مولکولی وجود دارد که هر یک با میدان نیروی خاص خود مشخص میشوند. در این روش مولکول به صورت اتمهایی که از طریق پیوند در کنار هم قرار گرفتهاند در نظر گرفته میشود. مکانیک مولکولی، انرژی را به صورت تابعی از درجات آزادی هندسی مانند طول و زاویهی پیوند برحسب میدان نیرو توصیف مینماید. مکانیک مولکولی محاسبات را بر مبنای برهم کنشهای بین هستهها انجام میدهد. در ضمن تاثیرات الکترونی در میدان نیرو، طی بهینهسازی لحاظ میگردند. این تقریب محاسبات مکانیک مولکولی را از نظر کامپیوتری کم هزینه میکند و به آنها اجازه میدهد برای سیستمهای بزرگ نیز استفاده گردد.
این روش نیز شامل محدودیتهایی است، که مهمترین آنها عبارتند از:
۱- هر میدان نیرو تنها برای یک دسته از مولکولهای محدودی که در مورد آنها پارامترسازی صورت گرفته است، نتایج مطلوبی میدهد و هیچ میدان نیرویی نمیتواند برای همهی سیستمهای مولکولی مورد استفاده قرار گیرد.
۲- صرف نظر کردن از الکترونها در این روش، باعث شده است که این روش در مورد هر مسئله شیمیایی که در آن اثرات الکترونی مهم باشد، حرفی برای گفتن نداشته باشد [۴].
تعدادی از برنامههایی که در مکانیک مولکولی مورد استفاده قرار میگیرد، عبارتند از:
AMBER, CHARMM, CHEAT, CFF, GROMOS, MM1… MM4.
برنامههای مکانیک مولکولی MM2 و MM3 که توسط آلینجر[۵] و همکارانش طراحی شده است، بسیار متداول میباشند. در ضمن برنامههای مکانیک مولکولی AMBER و CHRAMM برای بررسی پروتئین و نوکلئیک اسید ابداع شده است [۵].
مکانیک کوانتومی، پایه محاسبه در روش ساختار الکترونی میباشد. این واقعیت که الکترونها و ذرات میکروسکوپی دیگر علاوه بر رفتار ذرهای، رفتار موجی از خود نشان میدهند، حاکی از آن است که الکترونها از مکانیک کلاسیک پیروی نمیکنند. مکانیکی که سیستمهای میکروسکوپی از آن پیروی مینمایند، مکانیک کوانتومی نام دارد، زیرا از جنبههای شاخص این مکانیک، کوانتیده شدن انرژی است.
قوانین مکانیک کوانتومی توسط شرودینگر[۶]، در سال ۱۹۲۶ کشف شده است. در مکانیک کوانتومی، حالت یک سیستم توسط یک تابع ریاضی Ψ (سای) به نام تابع موج تعیین میشود [۲].
طبق یک اصل بنیادی در مکانیک کوانتومی، متناظر با هر کمیت فیزیکی (نظیر انرژی و اندازه حرکت) یک عملگر مکانیک کوانتوامی وجود دارد. هامیلتون[۷] با وارد کردن تابع هامیلتونی برای سیستم، شکل دیگری از معادلات حرکت نیوتونی را ارائه نمود.
عملگر هامیلتونی مکانیک کوانتومی به صورت زیر نمایش داده میشود:
Ĥ = +
هامیلتونی، از دو بخش انرژی جنبشی و پتانسیل تشکیل شده است. مقادیر ممکن برای انرژی یک سیستم، ویژه مقادیر عملگر انرژی Ĥ هستند. با بکاربردن Ψ به عنوان ویژه تابع Ĥ، معادله به صورت زیر نوشته میشود:
ĤΨ( ) = EΨ( )
رابطه بالا معادله مستقل از زمان شرودینگر است که در آن ( ) موقعیت فضایی ذره، Ĥ عملگر هامیلتونی، E مقدار انرژی ذره میباشد [۳].
خواص دو قطبی مولکول در اصل با حل معادله شرودینگر برای مولکول قابل محاسبه است. عملگر هامیلتونی Ĥ برای یک مولکول به صورت زیر میباشد:
Ĥe = KN + Ke + VNN + VNe + Vee
Ke و KN به ترتیب عملگرهای انرژی جنبشی برای الکترونها و هستهها هستند. VNN و VNe نیز به ترتیب، انرژی پتانسیل دافعه بین هستهها و انرژی پتانسیل جاذبه بین الکترونها وهستهها میباشد. در نهایت، Vee، انرژی پتانسیل دافعههای بین الکترونها است. با این عملگر هامیلتونی Ĥ، حل معادله شرودینگر فوق العاده دشوار میباشد. برای حل این معادله نیاز به چند تقریب داریم، یکی از تقریبها، تقریب بورن- اپنهایمر میباشد.
قسمت اساسی در حل معادلهی شرودینگر تقریب بورن- اپنهایمر است. تقریبی که از رابطه بین حرکت هسته و الکترون صرف نظر مینماید. تحت شرایط فیزیکی عادی، هستههای سیستمهای مولکولی خیلی آهستهتر از الکترونها حرکت مینمایند. بنابراین منطقی به نظر میرسد که این حرکتها را جدا کرده و انرژی الکترونی را برای موقعیت هستهای ثابت شده محاسبه کنیم.
۲٫ Electronic Structure Method
تمامی فایل های پیشینه تحقیق و پرسشنامه و مقالات مربوطه به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد. جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ را پرداخت نمایید.
ارسال نظر