理论与计算化学教学中的课程思政

理论与计算化学是本科生和研究生通选的专业课。以课程知识点为线索,深度挖掘了课程在价值塑造、能力培养、坚定信念、家国情怀四个方面的思政元素。通过分享课程思政案例与教学素材,提出思政内容的科学化和学科交叉融合思路,强调学术文献、学位论文在思政教育中的重要作用,为在计算化学相关课程中实现主动思政与三全育人目标提供参考。

理论与计算化学在基础化学教学中的应用

随着现代科技的迅速发展,理论与计算在化学及相关学科的研究中应用越来越广泛;在本科基础化学教学中应用的必要性也越来越重要。本论文就理论与计算结合目前在化学本科基础教学中的应用为例,进行理论与计算化学在基础化学教学中应用的阐述。

专访中国理论与计算化学领军人物:2019年新科院士杨金龙

从上世纪开始,随着计算机技术的迅猛发展与广泛应用,理论与计算化学的研究有了飞跃的进展,其结果使整个化学界发生着一场革命性的变化。化学不再是纯实验科学,理论与计算化学占据了化学学科的半壁江山,理论、计算与实验工作的协同合作有效提高了研究效率。当前中国的理论与计算化学处于蓬勃发展时期,国内近年来涌现出了一批中青年学者活跃在国际学术界。我们很荣幸对中国理论与计算化学的领军人物。

从美国国家科学基金会近年资助的理论与计算化学项目看该领域的发展趋势

简要分析了美国国家科学基金会近年来对理论与计算化学项目的资助情况并与我国国家自然科学基金委员会对该领域的支持项目进行了简单对比。

理论与计算化学方法相关结题重点项目研究进展介绍

国家自然科学基金重点项目是国家自然科学基金项目系列的重要类型，其设立目的在于促进学科均衡协调和可持续发展。该类项目重在支持科技工作者结合国家需求，针对我国已有较好基础和积累的重要研究领域、对学科发展具有重要推动作用的领域或新学科生长点开展深入、系统的创新性研究工作。通过重点项目的支持，希望科学家在国家自然科学基金明确的优先发展领域中立足于国际前沿，整合创新资源，取得重点突破。

计算化学——探索化学世界的罗盘

通过对2013年诺贝尔化学奖的成果介绍,叙述了理论和计算化学学科的建立和发展历程,指出了计算化学在新世纪对化学学科理论发展,以及指导化学实验方面具有的重要意义.

面向研究生的“化学反应流的理论与计算”课程教学设计与实践

针对能源动力专业研究生需要掌握"流体力学""热力学""燃烧学"等课程知识的现实需求,设计了综合性专业基础课——"化学反应流的理论与计算",参考国内外多本经典教材,编写了讲义。授课中采用了讲授式、启发式、翻转课堂和专题实践教学4种教学方式。课程设计与教学手段为相似专业研究生课程的设置提供参考,对于领域跨度大、知识难度高、独立思考性强的面向研究生专业课程的设计及教学有借鉴意义。

光谱法鉴定手性化合物的绝对构型——从仪器表征到理论计算

手性化合物的结构确定,尤其是新型手性化合物的绝对构型测定一直是不对称研究的重要工作。除单晶测试外,光谱学方法近年来被广泛应用于手性分子结构鉴定,主要包括电子和振动圆二色谱、旋光光谱、旋光拉曼谱等。本文对上述测试方法的原理、应用范围和相关理论计算方法做了介绍。把谱学测试与理论计算相结合,将成为手性分子结构鉴定的重要发展方向。

NBO电荷计算对电中性原理的检验

我们在B3LYP/6⁃31++G(d,p)计算级别下计算了[M(H2O)6]3+(M=Sc^Co)、[Co􀃮L6](L=F-、H2O、NH3、CN-),以及基于α⁃Al2O3晶体结构搭建的铝氧簇Al3O(OH)7(H2O)5(Al3)和Al6O6(OH)6(H2O)5(Al6)的NBO电荷。除[Co(NH3)6]3+外,其它化合物均不符合经典教科书中的电中性原理,具有超出-1^+1范围的电荷。此外,我们发现中心原子的电荷受到配位原子种类的极大影响,而这一规律未在电中性原理的表述中。计算结果表明,从[CoF6]3-到[Co(CN)6]3-,中心离子上所带电荷量从+1.639变化至-1.360,且中心离子上所带电荷随其离子势的增大而降低。另外基于对铝氧簇的计算,我们预测α⁃Al2O3中的Al原子所带电荷应为2.1±0.1。

基于MFCC方法计算表皮生长因子受体与4-苯胺基喹唑啉结合的量子力学机制

基于最近发展的分子碎片共轭帽(molecular fractionation with conjugate caps,MFCC)方法,表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)与其抑制剂的相互作用能得以用完整的量子力学来计算,主要包括上市的Iressa[第一代美国食品及药物管理局(Food and Drug Administration,FDA)通过的药物]和4-苯胺基喹唑啉类抑制剂Tarceva(已上市)、CI-1033与EKI-785。对EGFR的完整体系(超过5 000个原子)与4-苯胺基喹唑啉类抑制剂之间的结合作用采用了量子力学计算方法。结合体系的量子能量计算,用Hartree-Fock与密度泛函理论(density functional theory,DFT)2种方法,EGFR与Tarceva之间的相互作用能基于它们两者复合物的晶体结构得到,而其他抑制剂与EGFR的相互作用能则通过分子对接软件预测的构型进行计算。利用MFCC方法,获得了量子相互作用能谱,清楚地给出了EGFR每个氨基酸片段与4-苯胺基喹唑啉类抑制剂之间的单个相互作用能。量子研究发现,4-苯胺基喹唑啉类抑制剂与EGFR的结合通过1个氢键和静电相互作用。Iressa、Tarceva、CI-1033、EKI-785与EGFR的结合能计算值分别为-40.23、-53.09、-33.92、-31.47kcal/mol(1cal=4.184J)。研究表明,Tarceva比第一代FDA通过的药物Iressa有更强的结合能力,而CI-1033、EKI-785则表现出一般的结合作用,另外,与MFCC计算的相互作用能谱相比,有一些相互作用在力场作用能谱中被明显高估。