كيمياء حاسوبية
الكيمياء الحاسوبية Computational chemistry هي أحد فروع الكيمياء النظرية التي تهدف إلى ابتكار تقريبات approximation رياضية فعالة لحل مسائل الكيمياء النظرية بأسرع وقت وأقل كلفة ووضع خوارزميات وبرامج حاسوبية تقوم بحساب خصائص الجزيئات مثل الطاقة الكلية ، العزم الثنائي القطب والعزم الرباعي القطب quadrupole moment ، الترددات الاهتزازية ، قابلية التفاعل reactivity وغيرها من الخصائص الكميات المطيافية spectroscopy والمقاطع العرضية لتصادم الجزيئات مع جزيئات ذات مساقط ذرية وتحت ذرية مختلفة .
يشكل الكيمياء الحاسوبية تداخلا بين علوم الحاسب والكيمياء لإعطاء حلول سريعة وعاجلة لبعض القضايا التي تقابل الكيمياء وتساعدها على توفير الوقت والمال .
مقدمة
مصطلح كيمياء نظرية يمكن ان يزودنا بوصف رياضي للكيمياء ، في حين نستخدم مصطلح كيمياء حاسوبية عندما تكون الطريقة الرياضية قم تم تطويرها بشكل كاف ليتم تطبيقها باستخدام حاسوب . طبعا نحن لا نتحدث هنا عن حل دقيق أوتام لأن قلة قليلة من مسائل الكيمياء يمكن ان تحل بدقة ، تقريبا معظم مسائل الكيمياء يمكن ان توصف بمخطط تحسيبي كمي تقريبي أوكيفي .
من حيث المبدا ، لا يوجد ما يمنع استخدام طريقة دقيقة تماما وتطبيقها على الجزيئات الكيميائية لكن مثل هذه الطرق كلفتها التحسيبية عالية من حيث الموارد المطلوبة والزمن فهي تزداد عامليا مع عدد الالكترونات (أسرع حتى من الدالة الأسية . ) لذلك فقد تم تطوير عدد كبير من الطرق التقريبية التي توازن بين الدقة والكلفة التحسيبية .الكيمياء الحاسوبية الحالية يمكنها حتى تحسب بدقة جيدة وبشكل مكرر خواص الجزيئات التي لا تحوي أكثر من 10-40 الكترون .أما معالجة الجزيئات التي تحوي عدة دزينات من الالكترونات تدرس عادة بطرق تقريبية مثل النظرية الدالية للكثافة density functional theory أو(DFT) ، لكن ما زال هناك خلاف بين المختصين حول فعالية الطرق الأخيرة الذكر حول وصف التفاعلات الكيميائية المعقدة ، مثل تلك التفاعلات في الكيمياء الحيوية
في الكيمياء النظرية ، يقوم الفيزيائيون والكيميائيون معا بتطوير خوارزميات وبرمجيات حاسوبية للتنبؤ بالخواص الذرية والجزيئية ومسارات التفاعلات للتفاعلات الكيميائية بالعكس ، يمكن ان يستخدم الكيميائيون الحاسوبيون البرمجيات الحاسوبية والمنهجيات على المسائل الكيميائية الخاصة .
حزم برمجيات الكيمياء الحاسوبية
| الحزمة | ميكانيك جزيئي | نصف-تجريبي | هاتري-فوك | طرق بعد هاتري-فوك | نظرية دالية للكثافة | دورية |
| ACES | N | N | Y | Y | N | N |
| ADF | N | N | N | N | Y | Y |
| AMPAC | N | Y | N | N | N | N |
| CADPAC | N | N | Y | Y | Y | N |
| CASTEP | N | N | N | N | Y | Y |
| COLUMBUS | N | N | Y | Y | N | N |
| CRYSTAL | N | N | Y | N | Y | Y |
| DALTON | N | N | Y | Y | Y | N |
| GAUSSIAN | Y | Y | Y | Y | Y | Y |
| GAMESS (UK) | N | Y | Y | Y | Y | N |
| GAMESS (US) | N | Y | Y | Y | Y | N |
| JAGUAR | Y | N | Y | Y | Y | N |
| MOLCAS | Y | Y | Y | Y | Y | N |
| MOLPRO | N | N | Y | Y | Y | N |
| MOPAC | N | Y | N | N | N | Y |
| MPQC | N | N | Y | Y | Y | N |
| NWChem | Y | N | Y | Y | Y | Y |
| PLATO | Y | N | N | N | Y | Y |
| PQS | Y | Y | Y | Y | Y | N |
| PSI | N | N | Y | Y | N | N |
| TURBOMOLE | N | N | Y | Y | Y | N |
| Q-Chem | N | N | Y | Y | Y | N |
| VASP | N | Y | N | N | N | N |
انظر أيضا
- مجموعة أساسية (كيمياء)
- معلوماتية كيميائية Cheminformatics
- الكادمية الدولية للعلوم الجزيئية الكمومية
- تحريك جزيئي Molecular dynamics
- ميكانيك جزيئي Molecular mechanics
- نمذجة جزيئية Molecular modelling
- نمذجة مونتيكارلوالجزيئية Monte Carlo molecular modeling
- كيمياء كمومية
- ميكانيك إحصائي
وصلات خارجية
- NIST Computational Chemistry Comparison and Benchmark DataBase - Contains a database of thousands of computational and experimental results for hundreds of systems
- American Chemical Society Division of Computers in Chemistry - American Chemical Society Computers in Chemistry Division, resources for grants, awards, contacts and meetings.
- CSTB report Mathematical Research in Materials Science: Opportunities and Perspectives - CSTB Report
- 3.320 Atomistic Computer Modeling of Materials (SMA 5107) Free MIT Course
- Technology Roadmap for Computational Chemistry
- Applications of molecular and materials modelling.
- Impact of Advances in Computing and Communications Technologies on Chemical Science and Technology CSTB Report
- MD and Computational Chemistry applications on GPUs
