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如何从零开始学习理论计算化学?

已有 14892 次阅读 2015-10-14 15:36 |系统分类:科研笔记

请包涵信手写来,但我觉得还是很有意义的,做点贡献。其它回答很详细了,我就写点精髓。

在家即可学会计算化学,只需上网条件。理论研究需要孤独,只需少量的时间进行交流,重要的是不断提升自己的功力水平。研究为目的,学习是手段。入门很简单,但随着水平的提高,难度、时间和成就呈指数式增加。要想有大成就,就使劲投入时间提高难度吧。

1.      资料获得:在网上能找到所需的任何书和文献,通过各种方法(网上有方法)。

2.      纯计算:   以电子结构为例,如势能面和化学反应等,如同做化学实验,只需简单的输入文件。需学过基本的物理化学和结构化学,了解简单的量子化学,获取并安装GaussianGAMESS等软件(GAMESS源代码和执行文件网上免费下载),再熟悉GaussianGAMESS的说明书及相应的教程和计算例子即可。分子动力学(利用经典力学研究原子核运动),针对不同的软件,如CharmmAmberNAMD等,从软件说明书入手,了解相应的书和文献,了解基本原理。使用相应的教程和计算例子进行练习。要想将纯计算做到极致也是很困难的,不但要找到有价值的体系,而且竞争非常激烈。

3.      理论和计算方法:先学会做一点简单的计算,熟悉软件的输入输出。以目的为导向的学习研究,好处就是有目标,不会陷入迷茫。计算化学的目的就是弄清一个系统是什么状况和如何变化。以电子结构为例,对照着GAMESS源代码(或其它代码,最好是简单的、通常是早期的软件),看徐光宪的《量子化学基本原理和从头计算法》和Levine的《Quantum Chemistry》等书(网上也有其他人推荐的书),以及各种数值算法书(徐世良的和numerical recipes等),来回反复,直至将最简单的Hartree-Fock方法弄懂。这时就可以改程序了,比如改成Hartree方法,再比如部分Hartree部分Hartree-Fock方法(例如GAMESSMorroluma能量分解中的极化作用计算,X-polFMO方法等)。然后你可能发现《量子化学基本原理和从头计算法》等书还是比较难懂,就需要读更基础的数学和物理书以达到化学系本科生的水平。以上条件具备了,恭喜,可以进行各种研究了。这时需要的就是研究他人的理论方法,并在其基础上有所进展。如果想达到巨牛的内功水平,基础知识要达到数学系和物理系本科所学课程的理论水平。这时,目标就是重大的理论突破。

谈一下研究学习方法:

   很多人觉得理论难,啃不动。这主要是因为急切的心情和挫折的打击。如何愉悦地研究学习? 最聪明的人过目不忘,文献内容立即理解。但是普通人也能学会理论,只需花更多的时间。将所需的各种资源收集来,穿插反复,学而时习,你会发现一点一点地明白了。千万不要只用一本书啃到黑,中间任何的卡顿将极大打击自信心,从而失去兴趣。最好的办法就是,有劲就继续读,不懂先略过。看其它书有可能将不懂的弄明白。某些内容不懂不是你的错,是因为你和这本书不懂的部分不协调,另一本可能就协调了。不懂就看另一本,再另一本(可能要看更浅显更基础的书),再其它文献,可能就懂了。实在不行就放一放,先研究点别的,有可能在做别的研究时就明白了。




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1 张江敏

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