非計算理論化学

Aug 20 2020

理論化学は、今日では計算(そして通常は量子)化学とほぼ同義です。

理論的(つまり非実験的)であるが、大規模な計算(つまりHPC)を使用しない、より良い計算方法を生み出すことを目的としない、または数学的基礎を調査しない化学の最近の(たとえば2000年以降の)研究の例はありますか?計算化学法の?

私が想像できるものは、分析的に解ける(またはコンピューターからの最小限の助けで)量子化学のモデルまたはモデルハミルトニアン、または化学に適用されるトポロジーのような抽象的な数学です。

回答

5 NicolauSakerNeto Aug 20 2020 at 20:54

私はこれに肯定的に答えることができると思います。抽象数学と化学の関係を見つけ、時には物理学を完全にバイパスする記事もあります。もちろん、これらの種類の記事はかなりまれですが、そこに散らばっています。

私が話したい2つの記事を考えることができますが、私は文字通り必要な背景を持っていません、それは私の頭をはるかに超えています。最初のものは、量子干渉、グラフ、ウォーク、および多項式、Chemです。改訂版2018、118、10、4887〜4911。これは、ケモインフォマティクスと関係のない、かなり純粋なグラフ理論です。特に、アズレンの接続性が比較的珍しいことは興味深いと思います。これはおそらく、その異常な光物理的特性に深く関係しています。そして、樹枝状鎖のラウズ動的特性があります:グラフ理論的方法、高分子2017、50、10、4007–4021、少しの物理学を伴うより多くのグラフ理論、そしてその内容は私を完全に理解していません。

確かに、これらの論文の結果を導き出すために、ある程度のコンピューター支援が採用されました。なぜなら、そのツールをあきらめる理由がないからです。ただし、これは、あなたが考えていた意味での「大規模な計算」とは見なされないと思います。

5 theorist Aug 22 2020 at 09:55

答えはイエスです。

純粋に理論的な非平衡熱力学の研究があります。例:

クリストファー・ジャジンスキー。「まれなイベントと指数関数的に平均化された作業値の収束。」フィジカルレビューE73.4(2006):046105https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.73.046105

クリストファー・ジャジンスキー。「熱的に隔離されたシステムの変動関係と強い不等式。」Physica A:統計力学とその応用552(2020):122077。https://arxiv.org/pdf/1907.09604.pdf

あなたはジャルジンスキーを有名なジャルジンスキー平等の創造者として認識するかもしれません: https://en.wikipedia.org/wiki/Jarzynski_equality

そして、相転移と重要性に関する作業のいくつかは確かにあなたの基準を満たしています。ここでは、これらの現象を説明するためのより良い理論モデルを開発することを主な目的とし、計算が使用される範囲で、それらのモデルをテストすることを主な目的とする論文を見ることができます。しかし、これらの論文の中心は、理論モデル自体の開発です。これが1つの例です:

Goodrich、Carl P.、Andrea J. Liu、およびJames P.Sethna。「ジャミング遷移のためのスケーリング仮説。」全米科学アカデミー紀要113.35(2016):9745-9750。https://www.pnas.org/content/113/35/9745.short

最後に、生物学的高分子の研究を化学の領域に含まれるものとして受け入れる場合は、基準を満たす理論化学/理論生物物理学の研究もあります。この研究では、高分子の特性を予測および説明するための理論モデルが開発されています。次に、モデルは計算または実験のいずれかでテストされます。

Yoffe、Aron M.、etal。「大きなRNA分子の末端は必然的に接近しています。」核酸研究39.1(2011):292-299。https://academic.oup.com/nar/article/39/1/292/2409062

Chakrabarti、Shaon、Christopher Jarzynski、およびD.Thirumalai。「ヘリカーゼによる核酸巻き戻しの処理能力、速度、および普遍的な特性。」生物物理ジャーナル117.5(2019):867-879https://www.biorxiv.org/content/biorxiv/early/2018/07/10/366914.full.pdf