量子化学软件的应用研究

量化软件的引入对学生学习、理解、应用《结构化学》起到积极作用,激发了学生的学习动机,便于教师调整教学内容和进度,优化教学过程。通过变分法在Gaussian软件包中的体现、Gaussian软件计算O2＋,O2,和O2-的键长,对比键级的结果以及α-π反馈键三个具体实例说明量子化学软件在《结构化学》教学中的应用,以及应用中的注意原则。     

四苯并卟啉/酞菁结构及其内氢反应迁移理论研究

采用B3LYP/6-31G**法在Gaussian03程序下,优化四苯并卟啉/酞菁的结构和能量,并寻找与内氢迁移反应相关的过渡态构型.计算结果表明,中心空穴缩小、共轭效应的增强都有利于内氢迁移,但中心空穴的影响要大很多.     

利用电子显微镜研究植物微观结构的优化方案

根据多年从事电镜技术工作的经验，作结合在电子显微镜实验中出现较多的问题，介绍两种优化试验方案，主要使用技术和技术关键：①植物叶片的处理和观察；②植物花柄脱落部位情况的研究。这两个类型样品的观察方案，都是对植物某一个器官的整体到局部，表面到内部，微观结构到超微观结构的系统观察。它基本能够涵盖对不同植物微观形态分析的方法，在植物样品研究中可借鉴。     

酚与水的相互作用的量子化学研究

运用B3LYP/6-311++G(d,p)方法分别计算了苯酚、1-萘酚、1-蒽酚、1-并四苯酚、2-萘酚和9-菲酚与水的相互作用。研究结果表明稠环体系越大,结合能越强,酚与水的相互作用并不仅仅体现在水与酚羟基形成的氢键位点上,并且受到稠环体系的影响。芳环的增多与结合能的增加呈二次函数关系,结合能范围在25.7kJ/mol～7.2kJ/mol。     

PC Linux集群系统量子化学从头计算性能研究

个人计算机性能的提高与Linux操作系统的发展使基于PC的Linux集群系统成为量子化学高性能计算的平台。本文研究了Gaussian 98程序在PentiumⅢ与Pentium 4计算机建立的两组小型集群系统中的运算性能。通过设计的5个计算样例，对Hartree-Fork、DFT、MP2级别的单点能量计算、几何结构优化、频率和NMR等化学性质计算在16个并行节点内的速度增长性与扩展性进行了分析和讨论，指出了主节点计算能力对整个集群系统效益的影响，结果表明各类计算作业在8-12节点内有着较好加速性，频率与MP2作业超过12节点后并行效益迅速下降，NMR计算在16节点时仍有较高速度增长性。     

咪唑啉酮类化合物的量子化学研究

采用ＰＭ３方法对灭草烟分子的４种构象进行了量子化学计算,进一步了模板分子构象的正确性;计算了１９种５－取代咪唑啉酮化合物的原子净电荷,前线分子轨道能级分布,讨论了它们可能的活性部位,为咪唑啉酮类除草的合理设计提供了良好的理论基础。     

田菁胶大分子的量子化学计算

为了研究田菁胶大分子的化学反应活性与结构的关系,用GAMESS中MOPA程序的PM3方法在全局优经中的确定田菁胶大分子糖单元的几何构型和稳定构象,计算了该大分子绕两个旋转轴θ,φ旋转的热能面和羟基氧的电荷分布等数据,结果表明大分子基团之间不能绕θ-φ,轴进行自由旋转,糖单元主链和侧链上的羟基均可进行取代反应,仅取代基几率分布存 差异,计算结果与实验值相吻合。     

蒽醌的合成、晶体结构及量子化学研究

以蒽、马来酸酐,氢氧化钾和三氮唑为原料,合成了标题化合物蒽醌,经IR和元素分析对化合物进行了初步表征.用X-射线单品衍射仪测定了其晶体结构,同时使用G03程序对该化合物进行了计算量子化学,探讨了化合物的Wiberg键级、电荷布居及前线分子轨道的能量、原子轨道布居规律.结果表明:该晶体属单斜品系,空间群P2(1)/c,晶胞参数为:a=0.7799(7)nn,6=0.392 4(4)nm,c=1.560 6(14)nm,β102.662(15)0,V=0.4660(8)nm3,Dc=1.484g/cm3,Z=2,F(000)=216,最终偏离因子R,=0.040 4,WR2-0.0994:标题化合物的能量为-684.322 344 716 au,占据轨道HOMO的能量为-0.325 52 au,LUMO的能量为0.030 76 au,两前沿轨道间的能量间隙为0.356 28au,其能量间隙值较大,说明标题化合物基态的稳定性较好;同时其Wiberg键级及电荷布居的数据与晶体测试结果相吻合,表明理论化学的方法应用于该化合物结构的研究较令人满意.     

双(三苯基锡)间苯二甲酸酯的合成、结构和量子化学研究

间苯二甲酸与三苯基氢氧化锡反应,合成了标题化合物,经元素分析、¹H NMR和IR表征,通过X射线衍射方法测定了化合物的晶体结构。该化合物晶体学参数:单斜晶系,空间群为P2₁/n,晶胞参数:a=1.06210（3）nm,b=2.64095（6）nm,c=1.37498（4）nm,α=90°,β=103.1210（10）°,γ=90°,V=3.75606（17）nm³,Z=4,D_c=1.526g/cm³,μ（MoKa）=1.371mm^-1,F（000）=1716,andR₁=0.0257,wR₂=0.0601;中心锡原子呈四配位畸变四面体构型。利用量子化学G98W软件,在Lan12dz基组对化合物的稳定性、前沿分子轨道组成及能量进行研究。     

含氮化合物碱性强弱的量子力学研究

利用密度泛函理论的量子力学从头算法,计算原油及石油产品中不同含氮化合物与H+的结合能,并采用COSMO(conductor-like screen model)模型模拟溶剂的介质环境.结果表明,在水溶剂中,含氮化合物与H+结合的强弱与碱性强弱具有密切关系;与H+结合得越强,其碱性就越强;反之,则越弱.因此,可以算出它们在水溶剂中与H+结合能的高低,判断其碱件的强弱.脂肪胺、非芳香杂环氮化物与H+质子的结合能约在-660～-640 kJ/mol之间,吡啶、芳香胺和吡咯类氮化物分别约为-620、-600、-510 kJ/mol,它们的碱性依次减弱.随着N-烷基苯胺烷基链中碳原子数从0增长到6,与H+结合能从-595 kJ/mol降低到-610 kJ/mol,碱性不断增强;烷基链继续增长,结合能变化很小,对碱性影响不大.芳香环的并入以及芳香环的连接方式,对五员和六员杂环氮化物碱性的影响有所不同.不同氮化物碱性的强弱和其结构有关,尤其电子密度的分布状态,其中电子共轭结构对碱性有很大的影响.     

直链酸与水相互作用的理论研究

采用量子化学方法中的密度泛函理论B3LYP方法,在B3LYP/6-311++G(d,p)基组水平上,对直链酸(甲酸至庚酸)与单分子水形成的体系进行结构优化和频率计算,从分子水平上研究了体系的相关的结构参数、电荷分布以及结合能,运用AIM理论分析了体系的电了密度拓扑。结果表明:直链酸与水形成两个氢键,其中羧基中氢原子作为质子供体的氢键1的键能强于水的氢作为质子供体的氢键2的键能。氢键1对体系的结合能影响起主导作用。稳定构型为六元环构型。直链酸与水结合能不随碳链增长呈明显变化,在(38.7-39.7)kJ/mol之间。     

量子程序设计语言NDQJava-2

简述了量子程序设计语言NDQJava-2.该语言是在NDQJava的基础上增添了量子条件语句、量子循环语句、量子子程序、量子模块以及量子异常处理机制等量子成分,使其成为一种结构化的量子程序设计语言.书写量子程序的实践表明,相对于NDQJava而言,NDQJava-2是一种更为实用、易读,其成分设定更为合适的量子程序设计...     

量子化学计算苄嘧磺隆的晶体结构

制备苄嘧磺隆的单晶并用X射线衍射测定晶体结构。苄嘧磺隆晶体属于单斜晶系,C2/c空间群。晶胞参数为:a=33.831(7),b=6.902 0(14),c=16.021(3),α=90.00(3)。,β=104.48(3)。,γ=90.00(3)°,V=3 622.1(13)~3。晶体分子内通过N-H…N氢键和C-H…0氢键形成2个六元环,使分子结构较稳定。苯环平面和嘧啶环平面之间的夹角为50.00(15)°。晶体以1中心对称二聚体为基本重复单元。2个分子间以N-H…O氢键和C-H…O氢键连接。晶体由这些二聚体以范德华作用力堆积而成。使用Gaussian 03程序,用B3LYP/6-31G(d,p)法计算分子的优化结构、电荷分布、稳定性、前沿轨道布居分析和3D示意图。算得分子的键长键角数据和X射线衍射的晶体结构数据基本相符。键长和键角的计算值与X射线衍射数据之差证实晶体中分子间的氢键。     

EPS填充混凝土随机细观模型损伤的数值模拟

为研究EPS填充混凝土的损伤破坏机理,基于混凝土塑性损伤本构模型和泡沫塑性本构模型,用Abaqus对EPS填充混凝土随机细观模型进行准静态压缩试验的数值模拟.结果表明：受压损伤沿着45°方向发展,受拉损伤沿着竖直方向发展.在同一应变下,同一EPS体积含量模型的受拉损伤比受压损伤更明显.EPS颗粒的存在能够增强EPS泡沫填充混凝土的韧性.     

Quantum Solution of Coordination Problems

We present a quantum solution to coordination problems that can be implemented with existing technologies. Using the properties of entangled states, this quantum mechanism allows participants to rapidly find suitable correlated choices as an alternative to conventional approaches relying on explicit communication, prior commitment or trusted third parties. Unlike prior proposals for quantum games our approach retains the same choices as in the classical game and instead utilizes quantum entanglement as an extra resource to aid the participants in their choices.     

背包问题的量子计算算法

背包问题属于NP完全问题,经典算法对规模为n的背包问题求解的时间复杂度为O（n²）。给出了基于固定相位的背包问题量子计算算法,证明了该算法在多解的情况下,能够以不低于98%的成功率在O（√N/M）步完成对规模为n的背包问题求解（M是解的数目）,而基于原始Grover算法的背包问题量子计算算法计算复杂度为O（√N/M）,成功率是50%～100%。     

量子计算与量子计算机

量子计算的强大运算能力使得量子计算机具有广阔的应用前景。该文简要介绍了量子计算的发展现状和基本原理,列举了典型的量子算法,阐明了量子计算机的优越性,最后预测了量子计算及量子计算机的应用方向。     

量子密码协议探讨

该文主要介绍三个基本的量子密码协议,即BB84协议、HBB协议和BF协议,分析了量子身份认证协议的研究现状。     

量子搜索及量子智能优化研究进展

为了提高智能优化算法的收敛速度及优化性能,目前国内外将量子计算机制和传统智能优化相融合,研究和提出了多种量子进化算法及量子群智能优化算法;为了进一步推动该领域的研究进展,系统地介绍了国内外提出的多种量子搜索及量子智能优化算法,其中包括量子搜索、量子衍生进化、量子神经网络三个方面内容;总结出目前改进量子搜索算法的主要机制和量子计算与传统智能计算的主要融合方式,并展望了量子搜索和量子智能优化有待进一步研究和需要解决的问题。