1、计算化学领域的前沿探索与应用

计算化学领域的前沿探索与应用

1. 计算化学的发展与变革

过去半个世纪，化学及其从业者处于相对停滞状态，化学大多被划分为分析化学、无机化学、有机化学和物理化学等传统领域，学科间的交叉融合较少。生物化学和药物化学等部门被认为并非主流，与“化学”的距离较远，化学工程和核化学等子学科也显得十分遥远。

然而，自20世纪90年代初起，情况迅速发生变化。生物化学的蓬勃发展使与健康相关的化学科学成为焦点，无机化学正快速被材料科学取代，物理化学也从以气相反应动力学为主转变为关注凝聚相中的生物和材料系统，这些都标志着化学学科的重大变革。

计算化学是一门跨学科领域，它打破了化学与生物学、物理学、数学和计算机科学之间的传统界限。编辑们认识到化学的未来可能与当时的现状不同，科学和技术领域将出现新的机遇。不同化学子学科的人员若想在工作中运用计算方法，就需要快速了解其他领域解决计算问题的方法。例如，量子化学家需要了解蛋白质折叠，有机化学家需要掌握药物设计策略。随着化学生物学、纳米科学的研究以及化学与化学工程的无缝融合，跨学科的思想交流和多学科方法的应用将在未来加速发展。

为了促进这一学习过程，一系列关于计算化学各主题的教学性综述应运而生。这些综述的目标受众并非理论家，而是希望学习应用理论的新手计算化学家，以及希望将计算作为实验室工作辅助手段的实验化学家。同时，也为经验丰富的计算化学家提供了快速了解其他计算科学领域方法的途径，以及为其他学科希望从分子层面开展研究并运用计算方法的科学家提供了帮助。

2. 固体化学中的从头算量子模拟

在固体化学中，可使用从头算量子方法计算结构、性质和能量。首先需要了解晶体中的平移不变性，包括直接晶格、倒易晶格、布洛赫