Molecular dynamics with nuclear quantum effects: bridging classical and quantum regimes
Molecular dynamics with nuclear quantum effects: bridging classical and quantum regimes
批准号:
1565985
负责人:
Sophya Garashchuk
金额:
$41.74万
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
项目状态:
已结题
起止时间:
2016-06-15 至 2020-05-31
中文摘要
在这个由化学系化学理论、模型和计算方法项目资助的项目中,哥伦比亚南卡罗来纳州大学的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。这种方法结合了电子在分子中的微观行为,由量子力学处理与经典力学处理的原子核的运动,遵循艾萨克·牛顿的方法。 电子的量子力学处理对于理解分子的化学反应性、光学、磁性和其他性质是重要和关键的。更重要的是,这些新方法将使研究人员能够研究更大的系统,如纳米材料。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。科学目标是为10-200个原子的系统开发一种实用的方法,其中包含某些原子核或运动模式(量子振动,旋转)的核量子效应(NQE),同时它们与其余经典描述的原子核完全相互作用。从薛定谔方程的量子轨道公式的想法,我们将开发一个基于量子力学的理论框架,包括NQE选择性地在一个更大的分子环境,将概念转化为计算机代码,并通过模拟推进我们的分子系统的理解,如上面提到的那些,已知表现出同位素和其他NQE。更广泛的教育目标是培养理论,计算化学和高性能计算的初级研究人员,通过正式的教学和合作项目,促进实验同事使用计算化学工具,并为南卡罗来纳州的本科院校提供计算化学工具的访问和培训。
英文摘要
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.
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Chapter 3 - From classical to quantum dynamics of atomic and ionic species interacting with graphene and its analogues
第 3 章 - 从原子和离子物质与石墨烯及其类似物相互作用的经典动力学到量子动力学
DOI:
10.1016/b978-0-12-819514-7.00001
发表时间:
2022
期刊:
Theoretical and computational chemistry
影响因子:
--
作者:
[Sophya Garashchuk, Jingsong Huang]
通讯作者:
Sophya Garashchuk, Jingsong Huang
DOI:
10.1007/978-3-030-67262-1_8
发表时间:
2021
期刊:
影响因子:
--
作者:
[Sophya Garashchuk]
通讯作者:
Sophya Garashchuk
Multidimensional Tunneling Dynamics Employing Quantum-Trajectory Guided Adaptable Gaussian Bases
采用量子轨迹引导的自适应高斯基的多维隧道动力学
DOI:
10.1021/acs.jpca.0c07168
发表时间:
2020
期刊:
The Journal of Physical Chemistry A
影响因子:
--
作者:
[Dutra, Matthew, Wickramasinghe, Sachith, Garashchuk, Sophya]
通讯作者:
Garashchuk, Sophya
Modeling the Ligand Effect on the Structure of CYP 450 Within the Density Functional Theory
在密度泛函理论中模拟配体对 CYP 450 结构的影响
DOI:
10.1021/acs.jpca.2c01783
发表时间:
2022
期刊:
The Journal of Physical Chemistry A
影响因子:
--
作者:
[Dutra, Matthew, McElhenney, Shannon, Manley, Olivia, Makris, Tom, Rassolov, Vitaly, Garashchuk, Sophya]
通讯作者:
Garashchuk, Sophya
Quantum Dynamics with Nuclear Quantum Effects: a Hhierarchical Methodology for Large Molecular Systems
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批准号:2308922
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$53.0万
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财政年份:2023
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负责人:Sophya Garashchuk
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依托单位:
Molecular dynamics with nuclear quantum effects: merging the quantum and classical domains
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批准号:1955768
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$43.5万
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财政年份:2020
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负责人:Sophya Garashchuk
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依托单位:
CAREER: Approximate description of nuclear quantum effects applicable to large systems
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批准号:1056188
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项目类别:Continuing Grant
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资助金额:$62.28万
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财政年份:2011
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负责人:Sophya Garashchuk
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依托单位:
国内基金
海外基金
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发展基因编码的荧光探针揭示趋化因子CXCL10的时空动态及其调控机制
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批准号:32371150
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.00万元
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批准年份:2023
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负责人:井淼
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依托单位:
β-arrestin2- MFN2-Mitochondrial Dynamics轴调控星形胶质细胞功能对抑郁症进程的影响及机制研究
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2023
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负责人:
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依托单位:
用于对微管动态结构实时定量分析的荧光探针
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批准号:32070708
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2020
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负责人:谢松波
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依托单位:
钱江潮汐影响下越江盾构开挖面动态泥膜形成机理及压力控制技术研究
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批准号:LY21E080004
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2020
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负责人:尹鑫晟
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依托单位:
层状半导体材料纳米结构中激子分离动力学研究
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批准号:22073022
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2020
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负责人:刘新风
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依托单位:
磁性薄膜和磁性纳米结构中的自旋动力学研究
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批准号:11174131
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2011
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负责人:游彪
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依托单位:
星系结构基本单元星团的研究
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批准号:11043006
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2010
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负责人:理查德迪何瑞斯
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依托单位:
星系恒星与气体的动力学演化
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批准号:11073025
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2010
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负责人:RainerSpurzem
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依托单位:
在我们的门前发掘化石——利用中国即将开展的巡天来研究银河系的演化
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批准号:11043005
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2010
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负责人:马丁史密斯
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依托单位:
物体运动对流场扰动的数学模型研究
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批准号:51072241
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2010
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负责人:李廷秋
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依托单位: