Was bedeutet "theoretisches Niveau"?
Ich habe dieses Papier über die QM9-Datenbank für synthetische Moleküle und ihre berechneten Eigenschaften gelesen. Es wird angegeben, daß
Alle Eigenschaften wurden auf der Ebene B3LYP / 6-31G (2df, p) der Quantenchemie berechnet.
Ich habe mich gefragt, was genau dieses "theoretische Niveau" bedeutet.
Antworten
Tristans Antwort erklärt, was B3LYP und 6-31G (2df, p) sind. Ich stimme allem zu, was Tristan gesagt hat. Ich werde nur eine Antwort schreiben, die etwas allgemeiner ist: nicht spezifisch für B3LYP und 6-31G (2df, p).
"Level of Theory" in der Quantenchemie ist ein Ausdruck, der angibt, "wie genau" eine Berechnung ist. Es wird normalerweise in der Form X / Y bezeichnet, wobei X sich darauf bezieht, wie genau die Energie (oder Eigenschaft) innerhalb des verwendeten spezifischen Basissatzes berechnet wird, und Y sich auf den verwendeten Basissatz bezieht ( dh wie die Wellenfunktion modelliert wird). Hier sind einige Beispiele:
$$ \begin{array}{lcc c} & \textrm{Accuracy within basis set used} & &\textrm{Basis set used}\\ \hline \textrm{B3LYP/6-31G(2df,p)} &\textrm{B3LYP} && \textrm{6-31G(2df,p)}\\ \textrm{CCSD(T)/cc-pVDZ} & \textrm{CCSD(T)} & &\textrm{cc-pVDZ}\\ \textrm{FCI/STO-3G} & \textrm{FCI} & &\textrm{STO-3G} \\ \textrm{MP2/def2-SVP } & \textrm{MP2} && \textrm{def2-SVP}\\ \end{array} $$
Warnung: In dieser Terminologie ist die zu berechnende Energie oder Eigenschaft , selbst wenn das "theoretische Niveau" genau ist ( dh FCI / CBS oder "vollständige Konfigurationsinteraktion" in einem "vollständigen Basissatz"), immer noch nicht unbedingt genau, da dies der Fall ist macht den Grad der Behandlung von relativistischen, über Born-Oppenheimer hinausgehenden, hyperfeinen, elektro-schwachen und anderen Effekten nicht klar. Innerhalb dieses Begriffs der "Ebene der Theorie" bedeutet alles, was "genau" wirklich bedeutet, dass die Schrödinger-Gleichung für den verwendeten spezifischen Hamilton-Operator zur vollständigen numerischen Konvergenz gelöst wird (was nicht relativistisch sein könnte, wobei die Korrelation zwischen Kern und Elektronen ignoriert wird). oder auf verschiedene Arten annähernd).
B3LYPbezieht sich auf die verwendete Funktion. Es handelt sich um eine Hybridfunktion, die sehr häufig verwendet wird, jedoch häufig nicht ausreicht und heutzutage bessere Funktionen verfügbar sind. Es besteht aus einer bestimmten Kombination von HF-, GGA- und LDA-Funktionen.
6-31G(2df,p)ist ein Pople-Basissatz, insbesondere ein Valenz-Doppelzeta-polarisierter Basissatz. Es wurde modifiziert, um 2 diffuse Funktionen für d-Orbitale und 1 diffuse Funktion für p-Orbitale an schweren Atomen hinzuzufügen. Es hat auch eine extra diffuse Funktion für p-Orbitale auf Wasserstoff. Dieser Basissatz ist für viel Arbeit in Ordnung, aber es gibt heutzutage auch Alternativen, von denen ich glaube, dass sie besser funktionieren.
Insgesamt ist dies ein ziemlich normales theoretisches Niveau für molekulare Berechnungen, aber ich würde es nicht als sehr modernes theoretisches Niveau bezeichnen. Abgesehen davon stammt dieses Papier aus dem Jahr 2014, daher bin ich mir nicht sicher, wie diese zu diesem Zeitpunkt passen würden.
Die DFT-Berechnungsebene wird durch die Auswahl von Austauschkorrelationsfunktionen wie LDA und GGA bestimmt. Die folgende Abbildung mit dem Namen Jacob's Ladder listet fünf Ebenen / Generationen von DFT-Austauschkorrelationsfunktionen auf, in denen Sie B3LYP finden. Im Allgemeinen liefert eine höhere Ebene der Austauschkorrelationsfunktion zuverlässigere Ergebnisse, jedoch mit einem höheren Rechenaufwand.
PS: Diese Abbildung stammt aus diesem Artikel (Abbildung 2).