Language
Country/Area
No result found
ل تعرف ما هو سطح الطاقة الكامنة (PES)؟ ما هو سره
يعتبر سطح الطاقة الكامنة (PES) معروفًا ومهمًا في الكيمياء الحسابية. فهو يصف العلاقة بين الطاقة الكامنة لنظام جزيئي (مثل مجموعة من الذرات) وبنيته الهندسية. يكمن سر هذا السطح في قدرته على الكشف عن المسارات المحتملة للتفاعلات الجزيئية ومساعدة العلماء على فهم وتوقع السلوك الحركي والديناميكي الحراري للتفاعلات الكيميائية.
إن فهم PES سيساعدنا في العثور على هياكل جزيئية مستقرة وحالات انتقالية أثناء دراسات التفاعل.
تعريف سطح الطاقة الكامنة
سطح الطاقة الكامنة هو دالة طاقة يتم تحديدها من خلال قوى التفاعل الذرية داخل الجزيء. وهو يصف الطاقة الكامنة لنظام جزيئي تحت هياكل هندسية مختلفة. تمثل كل نقطة بنية هندسية محددة والطاقة المقابلة لها. على هذا السطح، تتوافق القيم الدنيا المحلية عادةً مع الهياكل المستقرة للجزيء، في حين تكون نقاط السرج أو حالات الانتقال نقاطًا رئيسية أثناء عملية التفاعل.
عملية تحسين الهندسة
تحسين الهندسة هو عملية العثور على الهندسة التي تقلل من الطاقة على PES. لا تنطبق هذه العملية على الجزيئات الفردية فحسب، بل تنطبق أيضًا على الأيونات، والمادة المكثفة، وحالات انتقال التفاعل. الهدف من تحسين الهندسة هو الحصول على قوى قريبة من الصفر والوصول إلى نقطة ثابتة على PES.
عند إجراء تحسين هندسة جزيء الماء، كنا نهدف إلى الحصول على أطوال الرابطة الهيدروجينية-الأكسجينية وزوايا الهيدروجين-الأكسجين-الهيدروجين بطريقة تقلل من القوى.
البحث عن حالات الانتقال
في العديد من التفاعلات الكيميائية، تعتبر حالة الانتقال عنصرا أساسيا في حركية التفاعل، والتي تتوافق مع نقطة السرج على PES. يمكن العثور على حالة الانتقال من خلال طرق مختلفة، بما في ذلك الطرق المحلية والطرق شبه العالمية. يمكن أن تساعد هذه الأساليب الكيميائيين على فهم التغيرات في الطاقة في عملية التفاعل واستكشاف آلية التفاعل بشكل أكبر.
طرق التحسين في الممارسة العملية
في ممارسة التحسين الهندسي، يعد اختيار الخوارزمية أمرًا بالغ الأهمية. بالنسبة لمعظم الأنظمة العملية، فإن حساب مصفوفة هيسيان مكلف للغاية، لذلك عادة ما يتم تقديرها بناءً على معلمات التدرج المحسوبة. بالإضافة إلى ذلك، فإن اختيار نظام الإحداثيات الصحيح (على سبيل المثال، الداخلي مقابل الديكارتي) يمكن أن يؤثر بشكل كبير على نجاح وكفاءة التحسين.تتضمن العديد من حزم برامج الكيمياء الحسابية الحديثة برامج لإنشاء أنظمة إحداثيات معقولة تلقائيًا لتحسين العمليات الحسابية.
مقارنة بين التحسين الرأسي والأفقي
يختلف تحسين الهندسة عن محاكاة الديناميكيات الجزيئية. ويقوم الأخير بمحاكاة حركة الجزيئات مع مرور الوقت ويتأثر بدرجة الحرارة والقوى الكيميائية. ومع ذلك، فإن الغرض الرئيسي من تحسين الهندسة هو تقليل القوى المؤثرة على الذرات، لذلك في كثير من الأحيان يتم الحصول على نفس بنية الطاقة الدنيا على مسارات تحسين مختلفة، ولكن لا يوجد مسار ذو معنى فيزيائي.
