manbet手机版1998年10月13日

manbet手机版瑞典皇家科学院manbet手机版将1998年诺贝尔化学奖授予
manbet手机版教授manbet手机版沃尔特•科恩manbet手机版美国加州大学圣巴巴拉分校
manbet手机版教授manbet手机版John a .荡漾manbet手机版美国伊利诺斯州埃文斯顿西北大学(英国公民)。

manbet手机版这些获奖者都在开发方法方面做出了开创性的贡献，这些方法可用于分子性质的理论研究和分子所参与的化学过程。

manbet手机版引用:
manbet手机版"沃尔特·科恩发展了密度泛函理论" "约翰·波普尔发展了量子化学计算方法"

manbet手机版化学计算方法的发展

manbet手机版研究人员长期以来一直在寻找理解分子中原子之间的键是如何作用的方法。manbet手机版有了这种方法，就有可能计算分子的性质和它们之间的相互作用。manbet手机版20世纪初，量子力学在物理学上的发展开辟了新的可能性，但在化学上的应用却迟迟未见。manbet手机版实际上，要处理像分子这样复杂系统的量子力学的复杂数学关系是不可能的。

manbet手机版量子物理学的奠基人之一狄拉克在1929年这样表述这个问题:“物理学的大部分和整个化学的数学处理所必需的基本定律已经被完全知道了，困难只在于应用这些定律会导致方程过于复杂而无法求解。”

manbet手机版事情在20世纪60年代初开始发生变化，当时计算机被用来求解这些方程，量子化学(量子力学在化学问题上的应用)作为化学的一个新分支出现了。manbet手机版随着20世纪90年代的临近，我们看到了巨大的理论和计算发展的结果，其结果是整个化学的革命。manbet手机版沃尔特•科恩manbet手机版而且manbet手机版约翰荡漾manbet手机版是这一过程中最重要的两个人物。manbet手机版W.Kohn的理论工作为简化描述原子成键的数学奠定了基础，这是当今许多计算的先决条件。manbet手机版波普尔发展了整个量子化学方法论，现在应用于化学的各个分支。

manbet手机版基于计算机的计算现在普遍用于补充实验技术。manbet手机版经过几十年的发展和完善，现在可以详细分析物质的结构和性质。manbet手机版传统的分子性质计算是基于对单个电子运动的描述。manbet手机版因此，这种方法在数学上非常复杂。manbet手机版沃尔特•科恩manbet手机版证明了没有必要考虑每个电子的运动:知道空间中任何一点上的电子的平均数量就足够了。manbet手机版这导致了一种计算更简单的方法，即manbet手机版密度泛函理论manbet手机版．manbet手机版这种方法的简单性使研究大分子成为可能。manbet手机版例如，今天，计算可以用来解释酶的反应是如何发生的。manbet手机版大量的研究人员花了30多年的时间才使这些计算可行，现在该方法是量子化学中应用最广泛的方法之一。

manbet手机版约翰荡漾manbet手机版因发展计算方法，使分子的理论研究，它们的性质和它们如何在化学反应中相互作用成为可能而获奖。manbet手机版这些方法是基于量子力学的基本定律，由物理学家E. Schrödinger等人定义。manbet手机版向计算机输入一个分子或一个化学反应的细节，输出的是对该分子的性质或化学反应如何发生的描述。manbet手机版实验结果常被用来说明或解释各种实验的结果。manbet手机版波普尔通过设计高斯计算机程序，使他的计算技术易于研究人员使用。manbet手机版第一版出版于1970年。manbet手机版该项目已经开发出来，现在被世界各地的大学和商业公司的数千名化学家使用。

manbet手机版量子化学的背景知识
manbet手机版70多年前制定的量子力学定律使我们能够从理论上理解和计算电子和原子核如何相互作用形成各种形式的物质。manbet手机版量子化学的任务就是利用这些知识来描述分子系统。manbet手机版事实证明，这说起来容易做起来难。manbet手机版直到20世纪60年代初，发展才真正开始，当时发生了两件决定性的事件。manbet手机版一个是发展了一种全新的理论来描述电子的空间分布，另一个是利用计算机提供的不断增加的电位。manbet手机版沃尔特•科恩manbet手机版在1964年证明，由量子力学定律描述的系统的总能量可以从理论上计算，如果电子的空间分布(manbet手机版电子密度manbet手机版)是已知的。manbet手机版问题是能量如何依赖于密度。manbet手机版Kohn给出了重要的线索，基于这种依赖在一个有自由电子的假想系统中的样子。manbet手机版然而，花了几十年的时间和许多研究人员的贡献，确定能量的方程才被足够精确地绘制出来，从而允许对分子系统进行大规模研究。manbet手机版这在一定程度上是通过对少量变量的实验数据的适应而实现的。manbet手机版科恩介绍的方法后来被称为manbet手机版密度泛函理论manbet手机版．manbet手机版它现在被用于许多化学问题领域的研究，从计算分子的几何结构(即键距和角度)到绘制化学反应图。

manbet手机版在20世纪60年代，欧洲和美国的许多研究小组开始狂热地开发计算机的巨大潜力。manbet手机版新的计算方法被开发和改进。manbet手机版约翰荡漾manbet手机版是这个领域的领军人物。manbet手机版他意识到，如果理论方法要在化学中获得任何意义，就必须知道在任何特定情况下的结果有多准确。manbet手机版此外，它们必须易于使用，对资源的要求不太高。manbet手机版20世纪60年代末，通过对理论方法的重大改进，波普尔设计了一种计算机程序，在许多决定性的问题上优于别人的努力。manbet手机版上面提到的先决条件现在已经得到了满足，这个被称为gauss -70的程序很快得到了广泛使用。manbet手机版人们在20世纪70年代和80年代继续改进这个方法，同时建立了一个完善的记录manbet手机版化学模型manbet手机版．manbet手机版在这里，他能够在90年代初纳入科恩的密度泛函理论。manbet手机版通过这些方法，为分析越来越复杂的分子开辟了新的可能性。

manbet手机版图1所示。manbet手机版用量子化学计算机程序计算半胱氨酸的电子密度。manbet手机版图为电子密度为0.002电子/Å的表面manbet手机版3.manbet手机版(这意味着几乎所有的电子都在表面内)。manbet手机版灰色部分表示该表面的静电势，深色部分表示负电位。

manbet手机版量子化学的应用
manbet手机版量子化学今天应用于化学和分子物理学的所有分支。manbet手机版除了提供分子及其相互作用的定量信息外，该理论还提供了对分子过程的更深理解，这是单靠实验无法获得的。manbet手机版今天，理论和实验相结合，以寻求理解物质的内部结构。manbet手机版那么量子化学计算是如何进行的呢?

manbet手机版让我们以上面所示的半胱氨酸为例。manbet手机版我们如何产生这样的形象?manbet手机版我们坐在电脑前，开始量子化学程序。manbet手机版我们从菜单中选择一个分子，其中一个碳原子(C)与一个氢原子(H)结合，这是一个氨基(NH)_{manbet手机版2}manbet手机版)，一个巯基甲基CH_{manbet手机版2}manbet手机版和一个羧基(COOH)。manbet手机版计算机在屏幕上画出分子的粗略图像。manbet手机版我们现在指示计算机用量子化学计算来确定分子的几何形状。manbet手机版如果我们满足于一个粗略的结果，这可能需要一分钟左右的时间，但如果我们渴望高精度，这可能需要一天。manbet手机版屏幕画面逐渐朝着更高的精度变化，达到预定的水平。manbet手机版当这个操作完成后，我们可以要求计算机为系统计算不同的属性。manbet手机版在上面的插图中，我们计算了一个电子密度恒定的表面。manbet手机版表面的颜色根据静电势的值而定。manbet手机版例如，这可以用来预测分子如何与其他分子相互作用，以及它的环境中的电荷。manbet手机版这些信息可用于研究蛋白质(由氨基酸构成)与不同底物的相互作用，例如在制药中。

manbet手机版另一个例子可以从宇宙中得到，在宇宙中，除了恒星和行星外，还有大量的星际物质，通常聚集在巨大的云层中。manbet手机版这是由什么组成的呢?manbet手机版可以从地球上通过分子发出的辐射来研究它。manbet手机版辐射的发生是因为分子旋转。manbet手机版因此，可以利用辐射的频谱来确定分子的组成和外观。manbet手机版然而，这是一项极其困难的任务，特别是因为这些分子并不总是在实验室中产生，以便获得比较研究的材料。manbet手机版然而，量子化学不受这样的限制。manbet手机版基于假定结构的计算可以提供有关射电发射频率的信息，这些信息可以直接与射电望远镜收集的数据进行比较。manbet手机版这样，理论和测量结合起来就能提供星际物质分子组成的信息。

manbet手机版另一个例子。manbet手机版在大气层的高处有一层薄薄的臭氧分子，保护我们免受太阳紫外线的辐射。manbet手机版我们释放到大气中的物质(如氟利昂)会导致臭氧层的破坏。manbet手机版这是怎么发生的?manbet手机版涉及哪些化学反应?manbet手机版通过量子化学计算，我们可以详细地描述它们，从而理解它们。manbet手机版这些知识可以帮助我们采取措施使我们的大气更清洁。

manbet手机版量子化学如今几乎应用于化学的所有分支，其目的总是增加我们对物质内部结构的认识。manbet手机版沃尔特·科恩(Walter Kohn)和约翰·波普尔(John Pople)的科学工作对这一新研究领域的发展至关重要。

manbet手机版沃尔特•科恩manbet手机版1923年出生于奥地利维也纳。manbet手机版1950年至1960年，他在美国匹兹堡的卡内基理工学院担任教授;1960年至1979年，他在加州大学圣地亚哥分校担任教授。manbet手机版1979年至1984年，他是圣巴巴拉理论物理研究所所长，至今仍在该研究所任职。

manbet手机版教授manbet手机版沃尔特•科恩
manbet手机版物理系
manbet手机版加州大学圣巴巴拉分校
manbet手机版CA 93106,美国

manbet手机版John a .荡漾manbet手机版1925年出生于英国萨默塞特郡滨海伯纳姆。manbet手机版英国公民。manbet手机版1951年，他在英国剑桥大学获得数学博士学位。manbet手机版1964年，他成为美国匹兹堡卡内基-梅隆大学化学物理学教授，1986年成为美国西北大学化学教授，至今仍在该大学任职。

manbet手机版教授manbet手机版John a .荡漾
manbet手机版西北大学
manbet手机版化学系
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