网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

美国科学家实现分子建模量子级精度,预测能力大幅提升

0
分享至

密度泛函理论(DFT)使量子化学计算更易处理。

密歇根大学的研究人员开发出一种新方法,为分子建模带来了量子级别的精确度,为化学与材料科学领域广泛使用的模拟方法提供了全新见解。目前全美国家实验室超算资源的约三分之一被用于理解化学反应与材料特性研究。这类研究的核心是描述电子相互作用方式的量子多体问题 —— 这对确定化学键、反应活性和电学行为至关重要。

虽然量子多体方法能提供无与伦比的精确度,但其计算强度极大,目前仅能应用于极小分子。新方法有望将这些洞察延伸至更大更复杂的体系。

研究突破聚焦密度泛函理论精度提升

密度泛函理论(DFT)通过关注电子密度而非单独追踪每个电子,使量子化学计算更易处理。这种方法大幅降低计算需求,可模拟含数百个原子的体系。但核心挑战在于交换关联泛函(XC functional) —— 该函数根据量子力学规则控制电子相互作用方式。

迄今为止,研究人员不得不依赖针对特定应用定制的近似交换关联泛函,这限制了理论的整体精度。提升该函数精度是使DFT成为更强大化学与材料科学研究工具的关键。据本研究通讯作者、密歇根大学机械工程系教授Vikram Gavini介绍,学术界已知存在一种适用于所有电子体系(分子、金属或半导体)的通用泛函,但其具体形式始终未知。因此理解该泛函对改进DFT至关重要 —— 正是DFT模型中的电子相互作用支撑着化学与材料科学的模拟研究。

美国能源部支持通用交换关联泛函探索

鉴于DFT在推动材料研究与基础科学中的核心作用,美国能源部为本研究提供资金与超算资源支持,助力密歇根大学团队探索通用交换关联泛函。

研究人员首先使用量子多体理论分析单个原子和小型分子,随后摒弃传统近似函数预测电子行为的方法,转而采用机器学习技术确定哪种XC泛函能复现经更精确量子多体方法计算得出的电子行为。

该研究第一作者、密歇根大学机械工程助理研究员Bikash Kanungo指出:精确的交换关联泛函具有材料无关特性,因此应用范围极其广泛。无论是研发高性能电池材料、设计新药物还是构建量子计算机的研究人员都同样需要它。通过改进这一函数,科学家能使密度泛函理论更可靠、更普适,从而在化学、材料科学和新兴技术领域实现更精确的模拟。

如今研究人员既可直接使用密歇根团队发现的XC泛函,也能将其方法应用于新体系 —— 从轻原子分子起步,逐步延伸至固体材料,为化学与材料科学领域更精准高效的模拟计算铺平道路。

如果朋友们喜欢,敬请关注“知新了了”!

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
随着巴西3-0,朝鲜1-3,世界杯16强定11席,中国女足PK美国争头名

随着巴西3-0,朝鲜1-3,世界杯16强定11席,中国女足PK美国争头名

侃球熊弟
2026-10-25 01:14:06
打工人的无奈,东莞一餐饮公司亏损50万,月薪4800以上最高扣20%工资分摊,公司房租食材每月都要支出,谁又能体会老板的难?

打工人的无奈,东莞一餐饮公司亏损50万,月薪4800以上最高扣20%工资分摊,公司房租食材每月都要支出,谁又能体会老板的难?

捣蛋窝
2026-10-24 19:28:57
20年来头一遭!北约成员国用最高规格接待中国外长,信号强烈

20年来头一遭!北约成员国用最高规格接待中国外长,信号强烈

春风笑语
2026-10-24 09:43:40
中国工厂大规模拆解RTX 5090改造AI加速卡 英伟达高端游戏显卡流向再引关注

中国工厂大规模拆解RTX 5090改造AI加速卡 英伟达高端游戏显卡流向再引关注

cnBeta.COM
2026-10-24 01:06:07
从冠军到垫底!蹉跎库里巅峰的罪魁祸首出炉,真不是格林和科尔

从冠军到垫底!蹉跎库里巅峰的罪魁祸首出炉,真不是格林和科尔

篮球圈里的那些事
2026-10-25 06:28:07
央视直播亚锦赛25日赛程:温瑞博死磕张本智和,蒯曼硬刚张本美和,国乒冲4冠!

央视直播亚锦赛25日赛程:温瑞博死磕张本智和,蒯曼硬刚张本美和,国乒冲4冠!

好乒乓
2026-10-25 00:54:27
韩国居民清真寺外烤猪抗议,建设方同意考虑搬迁

韩国居民清真寺外烤猪抗议,建设方同意考虑搬迁

桂系007
2026-10-24 06:50:29
阿门登全美热搜第一!火箭官方晒封盖文班世纪之画 队记高呼太爱了

阿门登全美热搜第一!火箭官方晒封盖文班世纪之画 队记高呼太爱了

颜小白的篮球梦
2026-10-24 13:48:37
中方两句话,把泽连斯基的“硬闯”挡在了门外:APEC后门,不是想开就能开

中方两句话,把泽连斯基的“硬闯”挡在了门外:APEC后门,不是想开就能开

浯江孤舟
2026-10-24 10:32:46
事态升级!旭日旗留学生父母被扒,企业为何公然撑腰,背后不简单

事态升级!旭日旗留学生父母被扒,企业为何公然撑腰,背后不简单

探源历史
2026-10-25 03:31:11
中国女首富范红卫:年入8117亿,超华为成第3民企,她哪来的钱?

中国女首富范红卫:年入8117亿,超华为成第3民企,她哪来的钱?

照亮你的前行之路
2026-10-24 15:53:45
为什么谷歌和三星手机能自动挂断骚扰电话?

为什么谷歌和三星手机能自动挂断骚扰电话?

报错免疫体
2026-10-24 06:48:44
王某打包饭菜随口说了句“漏了”,一旁的李某以为在说自己女性家属的衣着,将王某一拳打倒在地,法院:寻衅滋事罪,判刑

王某打包饭菜随口说了句“漏了”,一旁的李某以为在说自己女性家属的衣着,将王某一拳打倒在地,法院:寻衅滋事罪,判刑

扬子晚报
2026-10-24 09:45:14
中美德"盾构机"速度差距:德国每小时6米,美国3.6米,中国呢?

中美德"盾构机"速度差距:德国每小时6米,美国3.6米,中国呢?

铭记历史呀
2026-10-25 01:24:34
人民币汇率,创4年新高!

人民币汇率,创4年新高!

证券时报
2026-10-24 19:35:16
俄媒警告中国:美国打伊朗只是幌子,目的是逼解放军到太平洋决战

俄媒警告中国:美国打伊朗只是幌子,目的是逼解放军到太平洋决战

青青衫书生
2026-10-24 16:05:25
苏州市委书记范波,会见谷爱凌

苏州市委书记范波,会见谷爱凌

政知新媒体
2026-10-24 14:48:51
原来二道贩子这么赚钱!网友:生活中遍地是黄金

原来二道贩子这么赚钱!网友:生活中遍地是黄金

另子维爱读史
2026-10-23 21:01:21
114-110!火箭送马刺连败,阿门20+10+关键封盖,文班25分13板

114-110!火箭送马刺连败,阿门20+10+关键封盖,文班25分13板

全景体育V
2026-10-24 12:23:19
“我感觉被同事跟踪了”,女子报警才知同事兄弟二人各自在她车底偷装GPS定位器,两人动机不同还互不知情

“我感觉被同事跟踪了”,女子报警才知同事兄弟二人各自在她车底偷装GPS定位器,两人动机不同还互不知情

扬子晚报
2026-10-24 09:36:02
2026-10-25 07:51:00
知新了了
知新了了
专注于新知、科普的传播
6714文章数 2299关注度
往期回顾 全部

科技要闻

写程序、做3D,新Kimi还有多少本事?

头条要闻

星链恢复正常服务 泽连斯基发视频:感谢美国

头条要闻

星链恢复正常服务 泽连斯基发视频:感谢美国

体育要闻

从乐透秀到总冠军再到没工作 一共要几年?

娱乐要闻

翁虹19岁女儿三次拒爱,在美国上学却“不随便”

财经要闻

叫"保障"不叫"保险":租车平台的文字游戏

汽车要闻

大众安徽与众09正式上市 双十一权益价16.99万起

态度原创

手机
家居
游戏
旅游
房产

手机要闻

苹果感受下 小米18 Fold已适配各类应用 网友:这波宣发恰到好处

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

这兽娘谁顶得住啊!蓝色星原定档11月26公测,这下不得不玩了

旅游要闻

漫步黄河畔 乐享夕阳红

房产要闻

百亩大盘又 +1!攒量超 200 万㎡!江东,要燃起来了!

无障碍浏览 进入关怀版