浙大青年教师吴韬博士提出了一套系统的方法,从物理学最基本的第一原理出发利用原子的性质,能通过理论计算精确预测反应的速率常数。这一题为《H + CH4→ H2 + CH3反应的第一原理理论》研究论文在2004年12月24日 出版的世界著名科学刊物《SCIENCE》刊发。
从原子分子的基本性质出发,直接计算和预测化学反应的反应速率,是近代化学的基本问题之一。但传统上速率常数的计算只适用于比较小(2~4个原子,3~6 个自由度)的反应体系,这限制了人们在实践中对具有较强量子效应的反应体系的深入理解,同时计算结果和实验数据误差也比较大。吴韬提出的新方法可以自动建立一个多自由度的第一原理势能面,并在此基础上采用量子动力学理论计算反应速率等特性。这一方法更加符合实际,可以适用更大的反应体系,计算结果更加精确。作为实例,论文对一个在大气化学、燃烧化学和催化等领域的重要反应——甲烷和氢(6个原子,12个自由度)反应体系的全维度速率常数进行了迄今为止最精确的量子反应动力学计算,所得计算结果的精度不低于实验结果,这是目前世界上采用第一原理进行速率常数精确计算的最大体系,是理论化学的一个重要突破。
据浙大化学系分子设计与分子热力学研究所所长王琦教授介绍,吴韬博士多年来一直从事微观反应动力学研究。2003年8月加盟浙大理学院化学系分子设计与分子热力学研究所,主要从事微观反应动力学、分子模拟、计算量子化学等方面的研究与教学工作。日前完成的这一研究项目启动于2001年,当时吴韬任教于德国慕尼黑工业大学,项目的研究得到了德国慕尼黑工业大学的资金支持。项目的后一部分重要工作是他回国后与Manthe教授(德国慕尼黑工业大学,比勒菲尔德大学)合作完成的,这项研究工作具有重要的科学意义和影响。
目前,国内外的一些研究人员正在利用吴韬等人提出的方法,把第一原理反应动力学方面的研究结合近似处理,应用到其他科学和工程领域,如帮助设计中低温区的催化剂和储氢材料;了解酶化学动力学的基础过程等等。这些体系都具有很强的量子效应,表现出不同于传统动力学理论的行为,难以用传统动力学计算方法研究。吴韬 博士发展的方法,将促进这些领域的深入研究。
从原子分子的基本性质出发,直接计算和预测化学反应的反应速率,是近代化学的基本问题之一。但传统上速率常数的计算只适用于比较小(2~4个原子,3~6 个自由度)的反应体系,这限制了人们在实践中对具有较强量子效应的反应体系的深入理解,同时计算结果和实验数据误差也比较大。吴韬提出的新方法可以自动建立一个多自由度的第一原理势能面,并在此基础上采用量子动力学理论计算反应速率等特性。这一方法更加符合实际,可以适用更大的反应体系,计算结果更加精确。作为实例,论文对一个在大气化学、燃烧化学和催化等领域的重要反应——甲烷和氢(6个原子,12个自由度)反应体系的全维度速率常数进行了迄今为止最精确的量子反应动力学计算,所得计算结果的精度不低于实验结果,这是目前世界上采用第一原理进行速率常数精确计算的最大体系,是理论化学的一个重要突破。
据浙大化学系分子设计与分子热力学研究所所长王琦教授介绍,吴韬博士多年来一直从事微观反应动力学研究。2003年8月加盟浙大理学院化学系分子设计与分子热力学研究所,主要从事微观反应动力学、分子模拟、计算量子化学等方面的研究与教学工作。日前完成的这一研究项目启动于2001年,当时吴韬任教于德国慕尼黑工业大学,项目的研究得到了德国慕尼黑工业大学的资金支持。项目的后一部分重要工作是他回国后与Manthe教授(德国慕尼黑工业大学,比勒菲尔德大学)合作完成的,这项研究工作具有重要的科学意义和影响。
目前,国内外的一些研究人员正在利用吴韬等人提出的方法,把第一原理反应动力学方面的研究结合近似处理,应用到其他科学和工程领域,如帮助设计中低温区的催化剂和储氢材料;了解酶化学动力学的基础过程等等。这些体系都具有很强的量子效应,表现出不同于传统动力学理论的行为,难以用传统动力学计算方法研究。
(欣文)