Некомпьютерная теоретическая химия
Теоретическая химия сегодня почти синоним вычислительной (и обычно квантовой) химии.
Существуют ли какие-либо примеры недавних (скажем, после 2000 года) исследований в области химии, которые являются теоретическими (т.е. не экспериментальными), но не используют обширных вычислений (например, HPC), не нацелены на создание более совершенных вычислительных методов или не исследуют математические основы? методов вычислительной химии?
Что-то, что, как мне кажется, может существовать, - это модели или модельные гамильтонианы в квантовой химии, которые аналитически разрешимы (или с минимальной помощью компьютеров), или абстрактная математика, такая как топология, примененная к химии.
Ответы
Думаю, что могу ответить утвердительно. Есть статьи, в которых обнаруживается связь между абстрактной математикой и химией, иногда даже в обход физики. Конечно, такие статьи встречаются значительно реже, но они встречаются повсюду.
Я могу вспомнить две статьи, которые я хотел бы обсудить, но у меня буквально нет необходимой подготовки, это просто выходит из моей головы. Первый - это квантовая интерференция, графики, прогулки и многочлены, Chem. Ред. 2018, 118, 10, 4887–4911. Это довольно чистая теория графов, не имеющая отношения к хеминформатике. В частности, мне интересно, что связность в азулене сравнительно необычна, и это, вероятно, глубоко связано с его необычными фотофизическими свойствами. А еще есть Динамические свойства дендритных цепей Рауса: теоретико- графический метод, Macromolecules 2017, 50, 10, 4007–4021., больше теории графов с небольшим количеством физики, и содержание которой полностью ускользает от меня.
Несомненно, для получения результатов для этих статей использовалась некоторая компьютерная помощь, потому что нет причин отказываться от этого инструмента. Однако я не думаю, что это можно считать «обширными вычислениями» в том смысле, который вы, возможно, имели в виду.
Ответ положительный.
Есть работы по неравновесной термодинамике, которые являются чисто теоретическими, например:
Ярзинский, Кристофер. «Редкие события и конвергенция экспоненциально усредненных значений работы». Physical Review E 73.4 (2006): 046105.https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.73.046105
Ярзинский, Кристофер. «Флуктуационные соотношения и сильные неравенства для термически изолированных систем». Physica A: Статистическая механика и ее приложения 552 (2020): 122077.https://arxiv.org/pdf/1907.09604.pdf
Вы можете узнать Яржинского как создателя знаменитого равенства Яржинского: https://en.wikipedia.org/wiki/Jarzynski_equality
И некоторые работы по фазовым переходам и критичности, безусловно, соответствуют вашим критериям. Здесь вы увидите статьи, основной целью которых является разработка более совершенных теоретических моделей для объяснения этих явлений и, в той мере, в которой используются вычисления, для проверки этих моделей. Но в основе этих работ лежит разработка самих теоретических моделей. Вот один пример:
Гудрич, Карл П., Андреа Дж. Лю и Джеймс П. Сетна. «Масштабирующий анзац для глухого перехода». Труды Национальной академии наук 113.35 (2016): 9745-9750.https://www.pnas.org/content/113/35/9745.short
Наконец, если вы примете, что работа по биологическим макромолекулам относится к сфере химии, есть также работа по теоретической химии / теоретической биофизике, которая соответствует вашим критериям, в которой разрабатываются теоретические модели для предсказания и объяснения свойств макромолекул, и затем модели проверяются либо расчетным путем, либо экспериментально:
Йоффе, Арон М. и др. «Концы большой молекулы РНК обязательно близки». Исследование нуклеиновых кислот 39.1 (2011): 292-299.https://academic.oup.com/nar/article/39/1/292/2409062
Чакрабарти, Шаон, Кристофер Ярзинский и Д. Тирумалай. «Процессивность, скорость и универсальные характеристики разматывания нуклеиновой кислоты геликазами». Биофизический журнал 117.5 (2019): 867-879.https://www.biorxiv.org/content/biorxiv/early/2018/07/10/366914.full.pdf