Density Functional Methods in Chemistry

پیش‌بینی ساختار و انرژی مولکولی و توضیح ماهیت پیوند از اهداف اصلی در شیمی کوانتومی است. با استفاده از این کتاب، ویراستاران ادعا می‌کنند که روش تابعی چگالی (DF) این اهداف را برآورده می‌کند و به عنوان یک روش پیشرفته شیمی محاسباتی به خود آمده است. انبوهی از کاربردهای ارائه شده در کتاب، از سیستم‌های حالت جامد و پلیمرها گرفته تا مولکول‌های آلی و آلی-فلزی، مجموعه‌های فلزی و مجتمع‌های بیولوژیکی، ثابت می‌کند که DF در حال تبدیل شدن به یک ابزار محاسباتی پرکاربرد در شیمی است. پیشرفت در روش و اجرای آن مستند شده توسط مشارکت‌های این کتاب نشان می‌دهد که محاسبات DF هم دقیق و هم کارآمد هستند. در واقع، نتایج محاسبات DF ممکن است بسیاری از شیمی‌دانان را شگفت‌زده کند. حتی ساده‌ترین تقریب DF، روش چگالی اسپین محلی (LSD)، ساختارهای مولکولی معمولی از روش‌های همبسته از ابتدا را به دست می‌دهد. سطح بعدی تئوری، روش چگالی اسپین غیرمحلی، انرژی فرآیندهای مولکولی را در چند کیلوکال مول یا کمتر پیش‌بینی می‌کند. مانند روش‌های هارتری-فوک (HF) و برهمکنش پیکربندی (CI)، روش DF فقط بر اساس ثابت‌های فیزیکی بنیادی است. بنابراین، نیازی به پارامترهای نیمه تجربی ندارد و می تواند برای هر سیستم مولکولی و برای فازهای فلزی اعمال شود. با این حال، بزرگ‌ترین مزیت DF این است که می‌توان آن را برای سیستم‌های بسیار بزرگ‌تری نسبت به سیستم‌هایی که با روش‌های اولیه از ابتدا قابل دسترسی هستند، اعمال کرد، به‌ویژه زمانی که با روش‌های همبسته از ابتدا مقایسه می‌شود.

Predicting molecular structure and energy and explaining the nature of bonding are central goals in quantum chemistry. With this book, the editors assert that the density functional (DF) method satisfies these goals and has come into its own as an advanced method of computational chemistry. The wealth of applications presented in the book, ranging from solid state sys­ tems and polymers to organic and organo-metallic molecules, metallic clus­ ters, and biological complexes, prove that DF is becoming a widely used computational tool in chemistry. Progress in the methodology and its imple­ mentation documented by the contributions in this book demonstrate that DF calculations are both accurate and efficient. In fact, the results of DF calculations may pleasantly surprise many chem­ ists. Even the simplest approximation of DF, the local spin density method (LSD), yields molecular structures typical of ab initio correlated methods. The next level of theory, the nonlocal spin density method, predicts the energies of molecular processes within a few kcallmol or less. Like the Hartree-Fock (HF) and configuration interaction (CI) methods, the DF method is based only on fundamental physical constants. Therefore, it does not require semiempirical parameters and can be applied to any molecular system and to metallic phases. However, DF's greatest advantage is that it can be applied to much larger systems than those approachable by tradition­ al ab initio methods, especially when compared with correlated ab initio methods.