betway官方app 研究生课程教学大纲

课程名称

分子模拟方法

英文名称

Molecular Modeling

课程编号

09_030001

学分

3

学时

54

课程类别

□公共学位课 □公共选修课 □学科基础课 □专业主干课 □专业选修课

适用专业

无机、有机分析、物化、材料学科

适用类别

□博士 □硕士 □专业学位

开课学院

化学化工学院

开课学期

第二

主讲教师

吕庆章

职 称

教授

联系方式

03733326335

辅讲教师

赵玉灵

职 称

副教授

联系方式

18238697162

考核方式

□笔试 □课程论文 □实验设计 口试 □其他：

课程简介

分子模拟方法是随着现代计算机技术高度发展而逐步在科学研究中广泛运用的理论化学方法，已经成为与分子研究相关的科学领域必不可少的研究辅助手段。包括量子化学计算方法、分子动力模拟计算方法等。随着化学相关科学的深入开展，分子模拟研究技术得到了广泛的应用和高度的重视，已经被应用到化学有关的化学键理论、材料化学、药物化学、分子生物学等许多领域。本课程主要向研究生讲授量子化学计算和分子动力学模拟方法的原理和分子模拟过程中的具体方法思路及技巧。

教学目的

通过本课程的学习，使学生了解该技术的发展状况，熟悉和掌握分子模拟方法的理论、基础、技术应用领域，了解分子模拟可以用来解决什么样的化学相关问题，为进一步在实际的研究中运用分子模拟方法进行辅助研究打下基础。

教学内容、学时分配和教学要求

第一讲 绪 论(学时数：3学时)

介绍分子模拟方法在化学相关领域的应用，该方法应用的科学意义、与化学试验学科研究的相互促进关系，量子化学的简单理论基础，量子化学计算的理论轮廓------方法和基组。

第二讲 分子模拟计的各种方法(学时数：3学时)

介绍分子模拟的不同层次方法

第三讲 分子轨道理论(学时数：3学时)

多原子分子分子的分子轨道理论的数学形式，包括Hatree近似和Fock近似下的单电子Shrodinger方程，Roothaan-Hall矩阵形式的方程。

第四讲 半经验量子化学计算方法(学时数：3学时)

各种半经验量子化学计算方法的理论近似方法。

第五讲 单电子的特性(学时数：3学时)

介绍分子轨道的形状与分子反应活性的关系、电子密度分布、电子布局数、电子自旋密度、分子轨道和自然分子轨道等在研究化学问题时的应用和分析方法。

第六讲 分子轨道理论的基函数(学时数：3学时)

介绍量子化学计算时的基函数，基函数的选择原则、适用范围等。

第七讲 几何构型优化方法(学时数：3学时)

分子的几何构型和化学反应过渡态结构的优化方法。

第八讲 分子振动频率和能量修正处理方法(学时数：3学时)

分子振动光谱的计算和零点能修正。

第九讲 相关能及分子激发态(学时数：3学时)

讲解分子的相关能处理方法，分子的激发态，可见-紫外光谱。

第十讲 密度泛函计算方法(学时数：3学时)

介绍密度泛函理论方法和TD-DFT含时密度泛函方法。

第十一讲 分子动力学模拟简介及发展历程(学时数：3学时)

介绍动力学的各种模型，各种模型在应用中不断提高精度的发展历程。

第十二讲 分子力学力场简介(学时数：3学时)

分子能量函数表达形式。

第十三讲 分子动力学模拟的基本原理(学时数：3学时)

介绍系统的运动方程及积分方法、边界条件的设定、算法程序。

第十四讲 分子建模(学时数：3学时)

介绍Packmol、Gaussian 09、Materials Studio等多种软件，突出建模时的技巧。

第十五讲 分子动力学模拟流程(学时数：3学时)

介绍分子动力学模拟输入文件的设定方法，相关计算结果数据的分析方法。

第十六讲 软件的安装应用(学时数：3学时)

介绍M.Dynamix、Gaussian 09、Materials Studio等软件的安装、使用。

第十七、十八讲 上机具体操作(学时数6学时)

具体讲授软件在应用中的操作方法，练习、熟悉操作步骤，观看计算结果的输出形式，输出结果的物理意义，结果数据的图形化输出，结果的存储、拷贝、打印等等。

预修课程或预备知识

物理化学、结构化学、高等数学、线性代数。

教材

无

主要参考文献（书籍、期刊和网站）

1. 《Gaussian 09使用手册》

2. 《HyperChem for Windows》

3. 《计算化学》（《Computational Chemistry》）David C. Young. Cytoclonal Pharmaceutics Inc.

4. 《分子模拟(从算法到应用)》汪文川

5. 《分子模拟的原理与应用》Leach, A. R.