Molecular dynamics with nuclear quantum effects: bridging classical and quantum regimes
具有核量子效应的分子动力学:连接经典体系和量子体系
基本信息
- 批准号:1565985
- 负责人:
- 金额:$ 41.74万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2016
- 资助国家:美国
- 起止时间:2016-06-15 至 2020-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
In this project funded by the Chemical Theory, Models and Computational Methods program in the Division of Chemistry, Professor Sophya Garashchuk, at the University of South Carolina, Columbia, is developing new theoretical methods to analyze the dynamics of molecular motion. This method combines the microscopic behavior of electrons in molecules, treated by quantum mechanics with the motion of the nuclei of the atoms treated by classical mechanics, following that of Isaac Newton. The quantum-mechanical treatment of electrons is important and crucial to understand chemical reactivity, optical, magnetic and other properties of molecules. More importantly these new methods will allow researchers to investigate larger systems such as nanomaterials. Potential applications include photovoltaic materials that convert light to electricity, movement of atoms and molecules through membranes, and isotopic separation. The scientific goal is to develop a practical methodology for systems of 10-200 atoms, which incorporates Nuclear Quantum Effects (NQEs) for certain nuclei or modes of motion (quantized vibrations, rotations), while they fully interact with the remaining classically-described nuclei. Drawing on the ideas from the quantum trajectory formulation of the Schrodinger equation, we will develop a trajectory-based theoretical framework of including NQEs selectively within a larger molecular environment, transform the concepts into computer codes and through simulations advance our understanding of molecular systems, such as those mentioned above, known to exhibit isotope and other NQEs. Broader educational goals are to train junior researchers in theoretical, computational chemistry, and high performance computing, to facilitate use of computational chemistry tools by experimental colleagues through formal teaching and collaborative projects, and to provide access and training in computational chemistry tools for undergraduate institutions in South Carolina.
在化学理论资助的该项目中,化学系的模型和计算方法计划,哥伦比亚南卡罗来纳大学的Sophya Garashchuk教授正在开发新的理论方法来分析分子运动的动力学。该方法结合了通过量子力学处理的电子在分子中的微观行为,以及经典力学处理的原子核的运动,随后是艾萨克·牛顿(Isaac Newton)。 电子的量子力处理对于了解分子的化学反应性,光学,磁性和其他特性至关重要。更重要的是,这些新方法将使研究人员能够研究诸如纳米材料之类的较大系统。潜在的应用包括将光转换为电的光伏材料,原子和分子通过膜的运动以及同位素分离。科学的目标是为10-200个原子系统开发一种实用方法,该方法结合了某些核或运动模式(量化振动,旋转)的核量子效应(NQE),而它们与其余经典描述的核完全相互作用。利用Schrodinger方程的量子轨迹公式的思想,我们将开发一个基于轨迹的理论框架,即在较大的分子环境中选择性地将NQS选择性地包括在较大的分子环境中,将概念转化为计算机代码,并通过模拟推进我们对分子系统的理解,例如上述所述的,即展示同位素和其他NQE。更广泛的教育目标是培训初级研究人员的理论,计算化学和高性能计算,以通过正式的教学和协作项目来促进通过实验同事使用计算化学工具,并为南卡罗来纳州的学院提供访问和培训工具的访问和培训。
项目成果
期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Chapter 3 - From classical to quantum dynamics of atomic and ionic species interacting with graphene and its analogues
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- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Sophya Garashchuk, Jingsong Huang
- 通讯作者:Sophya Garashchuk, Jingsong Huang
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- DOI:10.1007/978-3-030-67262-1_8
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Sophya Garashchuk
- 通讯作者:Sophya Garashchuk
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- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Dutra, Matthew;Wickramasinghe, Sachith;Garashchuk, Sophya
- 通讯作者:Garashchuk, Sophya
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- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Dutra, Matthew;McElhenney, Shannon;Manley, Olivia;Makris, Tom;Rassolov, Vitaly;Garashchuk, Sophya
- 通讯作者:Garashchuk, Sophya
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