自由基化学计算课题

QuantumicGuy · 发表于 Post on 2022-1-21 17:25:18

各位老师好，我是一名硕一新生，目前所在课题组为有机自由基实验组，组里做单自由基、双自由基（如spin-spin相互作用、闭壳醌式⇌开壳双自由基），本科在理论与计算组呆过一段时间，目前主要在组里做一些简单的应用性计算（能垒、芳香性、自旋密度等），但组里没有老师能够指导我，也报名参加了kein量化初级班，对计算有了系统的初步认识，自己也对计算很感兴趣，经常看sob老师的博文并练习，由于课题组毕业要求需要一篇文章，还请老师们可以指点一下有关自由基的相关计算小课题。谢谢！

zjxitcc · 发表于 Post on 2022-1-21 17:33:10

这是你老板要做的事。。。大家给你推荐课题，然后你做了，万一你老板不喜欢，那也白做。

QuantumicGuy · 发表于 Post on 2022-1-21 17:55:41

zjxitcc 发表于 2022-1-21 17:33
这是你老板要做的事。。。大家给你推荐课题，然后你做了，万一你老板不喜欢，那也白做。

老板还是支持我的，他自己也不懂他说只要我能搞出来就可以投

hebrewsnabla · 发表于 Post on 2022-1-21 18:32:42

你们组在做什么实验，你就做对应的计算呗。至少可以从这个思路出发。

wzkchem5 · 发表于 Post on 2022-1-21 18:38:28

我觉得是不是贴一下你们组的主页比较好，这样大家可以推荐一些和你们组研究方向更加贴近的课题

liyuanhe211 · 发表于 Post on 2022-1-21 20:04:31

设计课题要读大量相关的文献才能知道什么东西做过了、什么东西有意义，你跑到这里来问，得到的通常都是拍脑袋就能瞬间想出来的想法，这些想法要么不值得做、要么是馊主意、要么已经被做过了，成功率极低。

sobereva · 发表于 Post on 2022-1-21 20:11:58

对于随便找个小课题的目的，可以google学术搜集几十篇自由基体系的计算文章，把别人研究过的体系上面的元素、基团变一变，考察元素、基团的不同对应自由基特征的不同（几何和电子结构、势垒、反应能等等）。

QuantumicGuy · 发表于 Post on 2022-1-22 16:40:57

本帖最后由 QuantumicGuy 于 2022-1-22 17:15 编辑

wzkchem5 发表于 2022-1-21 18:38
我觉得是不是贴一下你们组的主页比较好，这样大家可以推荐一些和你们组研究方向更加贴近的课题

老师好，我们组大致做的是这些分子的衍生

QuantumicGuy · 发表于 Post on 2022-1-22 16:41:24

谢谢各位老师的指点！

wzkchem5 · 发表于 Post on 2022-1-22 16:46:47

QuantumicGuy 发表于 2022-1-22 09:40
老师好，我们组大致做的是这些分子的衍生

画得有问题吧，左边两个都不可能是自由基阳离子啊，电子数不对

QuantumicGuy · 发表于 Post on 2022-1-22 17:10:14

本帖最后由 QuantumicGuy 于 2022-1-22 17:15 编辑

wzkchem5 发表于 2022-1-22 16:46
画得有问题吧，左边两个都不可能是自由基阳离子啊，电子数不对

已修改

wzkchem5 · 发表于 Post on 2022-1-22 19:47:06

QuantumicGuy 发表于 2022-1-22 09:40
老师好，我们组大致做的是这些分子的衍生

我觉得一个可以考虑的方向是，训练一个神经网络模型，给定一个分子结构（比如SMILES或者三维坐标），判断它是不是双自由基，如果是的话是单重态双自由基还是三重态双自由基。训练的数据集用量化计算产生。（当然，建议先查一下有没有人做过）
一旦有了这样的方法，你就可以大规模虚拟筛选可能是双自由基的分子，筛出来比较可能是的结构再去合成，这样大幅度提高你们做实验的成功率。

QuantumicGuy · 发表于 Post on 2022-1-22 20:09:53

wzkchem5 发表于 2022-1-22 19:47
我觉得一个可以考虑的方向是，训练一个神经网络模型，给定一个分子结构（比如SMILES或者三维坐标），判断 ...

谢谢老师！我看看文献学习一下

galaxy@ · 发表于 Post on 前天 10:02

您好，看了帖子看到您做过一些关于计算双自由基特征值y0的计算，我的结构也是一种醌式结构，想请问您最开始给结构的时候是否就应该给成双自由基的形式呢？还是画成闭壳层的分子用非限制性的泛函，加上guess=mix让它自己初猜呢？期待您的回复

zjxitcc · 发表于 Post on 前天 10:13

本帖最后由 zjxitcc 于 2026-4-22 10:21 编辑

galaxy@ 发表于 2026-4-22 10:02
您好，看了帖子看到您做过一些关于计算双自由基特征值y0的计算，我的结构也是一种醌式结构，想请问您最开 ...

建模（就是构建几何结构）的时候无法100%决定目标分子一定具有很强的双自由基特征。换句话说，双自由基特征是合理的计算后分析得出，而不是靠建模、未做计算、头脑风暴就能100%保证。更简单地说，构建结构的时候，不存在这种操作“我给分子三维结构加一个自由基粗黑点，待会儿它计算时那个位点一定会出现自由基特征，言出法随”。

与此类似的常见问题是，假设整个分子带电量为+1，那么无法靠建模或头脑风暴 100%保证这个正电荷恰好完全集中在某一个原子或官能团上（这是传统有机化学带来的错误观念），只能是在合理的计算后做波函数分析看正电荷分布在哪些区域、哪几个原子上比较多。

另外，对于所有这种双自由基共振式<->闭壳层共振式的共轭体系，通常的量子化学计算（包括DFT计算和常见波函数方法计算），得到的是所有共振式的混合体，不是某一个共振式，也不是“我通过构建一个合适的几何结构，就100%可以算出双自由基共振式”。当且仅当体系具有显著的双自由基特征时，双自由基共振式会占波函数的最主要贡献，此时计算上可以轻易地算出接近双自由基的结果（例如<S^2>接近1.0，自旋密度三维空间分布有两个明显的一正一负位点，UNO轨道中有两个轨道的占据数接近1.0）。

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[综合交流] 自由基化学计算课题

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