Advanced Theories and Computational Approaches to the Electronic Structure of Molecules

این که در دهه گذشته پیشرفت‌های قابل توجهی در زمینه ساختار الکترونیک مولکولی صورت گرفته است، نه تنها برای کسانی که در این زمینه کار می‌کنند، بلکه برای هر کسی که از نتایج شیمیایی کوانتومی برای هدایت تحقیقات خود استفاده کرده است، واضح است. پیشرفت در محاسبه ساختارهای الکترونیکی مولکول‌ها از طریق پیشرفت‌های نظری و روش‌شناختی واقعاً مبتکرانه‌ای رخ داده است که فیزیک زیربنایی توزیع الکترون در اطراف مجموعه‌ای از هسته‌ها را از نظر محاسباتی قابل پردازش کرده است. در عین حال، مزایای قابل توجهی از پیشرفت های بزرگ در فناوری کامپیوتر وجود داشته است. پیچیدگی روزافزون، کاهش هزینه‌ها و افزایش دسترسی به رایانه‌ها، به نظریه‌پردازان اجازه داده است که روش‌های خود را برای مسائل تقریباً در همه حوزه‌های علم مولکولی به کار گیرند. در نتیجه، هر سال شاهد محاسبات روی مولکول های بزرگتر نسبت به سال قبل و محاسباتی با دقت بیشتر و اطلاعات کامل تر در مورد خواص مولکولی هستیم. ما مطمئناً می‌توانیم پیشرفت‌های روش‌شناختی مستمر با پیامدهای واقعی را پیش‌بینی کنیم، و همچنین می‌توانیم ببینیم که پیشرفت در قابلیت محاسباتی قرار نیست کند شود. معرفی اخیر پردازنده‌های آرایه‌ای، پردازنده‌های چندگانه و ماشین‌های برداری، شتاب فوق‌العاده‌ای را در بسیاری از انواع محاسبات، از جمله عملیات‌هایی که معمولاً در مطالعات شیمیایی کوانتومی انجام می‌شوند، به همراه داشته است. استفاده از چنین قدرت محاسباتی جدید به حداکثر نیاز به ایده های جدید و برخی فرمول بندی مجدد روش های موجود داشته است.

That there have been remarkable advances in the field of molecular electronic structure during the last decade is clear not only to those working in the field but also to anyone else who has used quantum chemical results to guide their own investiga­ tions. The progress in calculating the electronic structures of molecules has occurred through the truly ingenious theoretical and methodological developments that have made computationally tractable the underlying physics of electron distributions around a collection of nuclei. At the same time there has been consider­ able benefit from the great advances in computer technology. The growing sophistication, declining costs and increasing accessibi­ lity of computers have let theorists apply their methods to prob­ lems in virtually all areas of molecular science. Consequently, each year witnesses calculations on larger molecules than in the year before and calculations with greater accuracy and more com­ plete information on molecular properties. We can surely anticipate continued methodological develop­ ments of real consequence, and we can also see that the advance in computational capability is not about to slow down. The recent introduction of array processors, mUltiple processors and vector machines has yielded a tremendous acceleration of many types of computation, including operations typically performed in quantum chemical studies. Utilizing such new computing power to the ut­ most has required some new ideas and some reformulations of existing methods.