Täthetsfunktionalteorin (DFT) används i allmänhet för att modellera starka intermolekylära interaktioner mellan fasta makromolekylära system, inklusive termokemi och kovalent bindning. Beskrivningen av långdistansdispersionsinteraktioner är dock inte alltid korrekt. Metoder för att tillämpa täthetsfunktionalteorin med dispersiokorrigering utvecklas kontinuerligt och omfattar i dagsläget icke-lokala van der Waals-metoder, konventionella och parametriserade metoder, semiklassiska korrigeringar samt en-elektron-korrigeringar.
Täthetsfunktionalteorin har i stor utsträckning varit framgångsrik när det gäller att beskriva grundtillståndsegenskaperna hos halvledare, isolatorer och metaller, samt även komplexa material som kolnanorör och proteiner. I stället för många-kroppsvågfunktioner använder teorin tätheten för att beskriva det växelverkande systemet av fermioner.
Täthetsfunktionalen tillämpas i praktiken genom approximationer av utbyteskorrelationspotentialen, vilken ger en ytterligare förklaring av Pauliprincipen och Coulombpotentialeffekter – långt bortom en ren elektrostatisk elektroninteraktion.
Dispersionsinteraktioner utgör de attraherande delarna av långdistans-van der Waals-krafterna mellan indirekt bundna atomer och molekyler. De spelar en viktig roll inom molekylär elektronik, biologiska system, molekylära kristaller och energirika material. För att uppnå kemisk noggrannhet vid modellering av stora system måste dispersionsinteraktionerna inkluderas.
Nuvarande metoder använder en supermolekylär beräkning av systemets totala energi, varvid interaktionsenergin erhålls från beräknade fragment.
Den icke-lokala van der Waals-metoden beräknar dispersiomsenergin på ett icke-empiriskt sätt, baserat på elektrontätheten. Fördelen med denna metod är att dispersionseffekterna införlivas naturligt via laddningstätheten, vilket innebär att dispersionens beroende av atomens oxidationstillstånd inkluderas automatiskt.
Parametriserade metoder tillämpas på jämviktsstrukturer hos medelstora molekyler. Deras största nackdel är numerisk instabilitet, vilket leder till brusiga potentialenergikurvor och artificiella van der Waals-minima.
Den semiklassiska metoden härstammar från 1970-talet och har modifierats genom behandling av dispersiomsenergin med atomparvisa tillsatser. Detta förbättrar noggrannheten och tillämpligheten samt minskar empirismen. Uppgraderade metoder möjliggör dessutom enkel beräkning av energigradienter för effektiv geometrioptimering.
En-elektron-metoden använder atomcentrerade icke-lokala potentialer och tillämpas typiskt vid modellering av van der Waals-krafter i grafit-, bensen- och argonkomplex. En begränsning är dock att de potentialer som används avtar snabbt med ökat interatomärt avstånd.
Hälsa och Sjukdom © https://www.sjukdom.online