化学反应机制的电子结构计算和动力学模拟——北京师范大学的量子化学

在北京师范大学120周年校庆暨化学学科建立110周年之际,本文将结合量子化学群体的研究工作,概要介绍化学反应理论与机制的研究进展.一方面简要回顾化学键理论和分子轨道自洽场计算,重点关注热化学反应途径、能量分解和价轨道赝势从头算等;另一方面围绕激发态电子结构计算和光化学反应机制,探究其核心科学问题,即多态交叉和非绝热动力学.并对量子计算机时代的量子化学的发展前景进行了展望.

DNA环境中硒代胸腺嘧啶和腺嘌呤碱基对的激发态性质和光物理机理的理论研究

应用高精度的多态完全活化自洽场二级微扰理论方法,在量子力学/分子力学组合方法的理论框架QM(MS-CASPT2//CASSCF)/MM下,系统研究了DNA环境中2-硒和4-硒取代胸腺嘧啶和腺嘌呤碱基对(2SeT-A和4SeT-A)的最低5个电子态(S_(0),S_(1),S_(2),T_(2)和T_(1))的结构、性质和光物理过程.QM(MS-CASPT2//CASSCF)/MM计算揭示了DNA环境中2SeT-A和4SeT-A碱基对激发态性质和光物理过程差异性的来源,提出的机理将有助于理解DNA类似物的光物理过程,在光动力学治疗中具有潜在的应用.

邻羟基绿色荧光蛋白发色团光物理机理的理论研究

本文采用高精度的电子结构计算方法（MS—CASPT2和CASSCF）系统地研究了三个邻羟基绿色荧光蛋白发色团（OHIM，CHBDI，和MHBDI）的激发态分子内质子转移过程和激发态失活机理．计算结果表明oHIM和CHBDI的激发态分子内质子转移（ESIPT）需要分别克服3．4和4．2kcal／mol的能垒，但是MHBDI中的ESIPT则是无垒的．此外，这三个体系中发现了两条高效的S1激发态失活通道．第一条是直接经过醇式的圆锥交叉点失活到电子基态；第二条则是先通过S1ESIPT到达酮式S1极小点，再经酮式S1／S0圆锥交叉点失活到电子基态．最后，讨论了不同取代基对邻羟基绿色荧光蛋白发色团的光物理过程的影响．