Нуб в квантовой химии. С чего начать?

[zorinra]

Решил тему создать в курилке. По сабжу: много лет занимался органической химией, начинал с углеводов, потом занимался пиридинами и их комплексами с РЗЭ, в итоге пришёл к тому, что с моими руками, торчащими из одного места, в органике делать нечего. Поэтому решил перепрофилироваться в кванты (поскольку вид уравнений в квантах меня не пугает и я их вроде бы даже понимаю).

Область, насколько знаю, необъятная, начиная с мол. динамики, неэмперических методов, заканчивая различными полуэмпирическими методами. Понимания, как следствие, того, что происходит сейчас в квантах и расчётах, нет. Соответственно, призываю опытных квантовиков в помощь. С чего начать изучение данной области, какие смежные области ботать, какие основные направления в расчётной химии сейчас разрабатываются. Спасибо.

[uchebnik fiziki]

Займитесь лучше бигдатой для химии. Кванты -- тупиковое направление сейчас.

[Гесс]

В квантах и расчетах происходит все что угодно. Есть разработка методов, есть их применение к практическим задачам, есть просто расчеты всякой красивости.

Методы:
Синглреференсные:
Coupled-cluster разных уровней канонический и DLPNO,
Møller–Plesset разных уровней и их комбинации,
DFT - несколько десятков популярных и несколько сотен менее популярных функционалов
Хартри-Фок
Полуэмпирика
DFTB
А также их мультиреференсные аналоги, в частности MRCC, MRMP2, CASPT2, NEVPT2, XMCQDPT2, DFT-MRCI, CASSCF и много других аббревиатур.
Уходя от квантов - методы силового поля (force-field), ими делают классическую молекулярную динамику.
Еще дальше coarse-grain а за ним я уже и сам теряюсь.

Множество специфичных методов вне всякой классификации DCFT, ACFD, SAPT, Diffusion Monte Carlo и многое другое.

Что делают?
Считают геометрии, энергии взаимодействия, энергии напряжения, УФ/ИК/ЯМР спектры, потенциалы ионизации и сродства электронов, мобильность носителей заряда, XPS, барьеры реакций, конформационное многообразие и прочая и прочая.

Куда не плюнь везде есть чем заняться.
В разработке - DFTB выбивает полуэмпирику из ее традиционной ниши, DLPNO гнобит канонику, DMC к каждой дырке затычка.
Прикладуха впринципе безгранична.

Займитесь лучше бигдатой для химии. Кванты -- тупиковое направление сейчас.

С бигдатой и нейросетями бегают уже давненько но результаты меня ну вообще не впечатляют. ИМХО затянувшийся хайп.

[зыркало1]

Искать лучше где необходимость есть, а не там, где виднее...

[uchebnik fiziki]

С бигдатой и нейросетями бегают уже давненько но результаты меня ну вообще не впечатляют. ИМХО затянувшийся хайп.

Ну меня результаты в квантах не впечатляют. Там даже хайпа нет, сплошная рутина. Даже если расчётом что-то поверяется в статье уровня Nature, это рутинный расчёт. Если не маньячить, за эти пределы и не выйти.

А с бигдатой бегают не давненько, скорее только сейчас начинают делать что-то реально биг, потому что раньше экспериментальных данных мало было, сложно было обобщать. Современная наука -- это про данные, ценится либо генерация качественных данных, либо их глобальный анализ.

[Гесс]

Так в этом и проблема которая была, есть, и конца ей невидно:
Больших массивов качественных данных очень мало. Поэтому в "бигдату" суют весь мусор похожий на данные, что какнибудь система разберется. Garbage in - garbage out. Зачастую это усугубляется еще и с тем что занимающиеся этой бигдатой и машинным обучением люди не разбираются в области в которой анализируют данные.
У меня один из двух боссов тащится по нейросетям и бигдате, я пока что видел один проект который мне условно понравился: квантами набивалась "небольшая бигдата" ее обколачивали машинным обучением и получившийся результат пытались экстраполировать недалеко от набитых данных.
Все остальное какая то жопа, люди либо складируют свою дату с верой в то что кому-нибудь она понадобится либо смешивают в своих бигдатах коней людей и пушки, а потом говорят что хотя полученный кентавр с дулом из жопы и непохож на жаждаемого единорога, это проблемы единорогов.

[uchebnik fiziki]

Больших массивов качественных данных очень мало. Поэтому в "бигдату" суют весь мусор похожий на данные, что какнибудь система разберется.

Господь узнает своих!

(и что самое смешное, иногда узнаёт)

Garbage in - garbage out.

Разумеется. Но как ни странно, всё не так плохо и какая-никакая устойчивость есть. Химическая интуиция подсказывает, что ещё не всё потеряно и великие открытия впереди.

Зачастую это усугубляется еще и с тем что занимающиеся этой бигдатой и машинным обучением люди не разбираются в области в которой анализируют данные.

А вот это проблема любой междисциплинарщины. Решается наймом генералиста.

[madschumacher]

Ну меня результаты в квантах не впечатляют. Там даже хайпа нет, сплошная рутина. Даже если расчётом что-то поверяется в статье уровня Nature, это рутинный расчёт. Если не маньячить, за эти пределы и не выйти.

А не надо смотреть только работы химиков (органиков/неоргаников). Если их расчёты за пределами "оптимизация геометрии/поиск переходных состояний/простой расчёт спектров (ИК/УФ-Виз/ЯМР)" в условно-сферическом B3LYP/6-3..G... не интересует, то это проблемы химиков, а не вычислительной химии. Хотя, с другой стороны, это мерило того, что black box методы стали дешевы и полезны, и можно сильно не напрягаясь выдавать то, что нужно людям.

Интересные расчёты будут там, где есть нетривиальная физика, или где есть разработка новых методов. Фемто/аттосекундные исследования, нетривиальная спектроскопия и спектроскопия, конденсированное/поверхностное состояние, электрохимия, когерентные системы - - вот эксперименты, где будут сложные, новые и интересные модели. Блин, да даже предсказание масс-спектров стало black box не так давно!

А если у ТС руки из жопы, то тогда лучше ему остататься на уровне black box обеспечителя органиков, чем лезть в новые методы/эксперименты. А в этом случае даже МД/ММ не нужны.

[kbob]

Решил тему создать в курилке. По сабжу: много лет занимался органической химией, начинал с углеводов, потом занимался пиридинами и их комплексами с РЗЭ, в итоге пришёл к тому, что с моими руками, торчащими из одного места, в органике делать нечего. Поэтому решил перепрофилироваться в кванты (поскольку вид уравнений в квантах меня не пугает и я их вроде бы даже понимаю).

Область, насколько знаю, необъятная, начиная с мол. динамики, неэмперических методов, заканчивая различными полуэмпирическими методами. Понимания, как следствие, того, что происходит сейчас в квантах и расчётах, нет. Соответственно, призываю опытных квантовиков в помощь. С чего начать изучение данной области, какие смежные области ботать, какие основные направления в расчётной химии сейчас разрабатываются. Спасибо.

Возьмите известное вам соединение - пиридин-кмплекс с РЗЕ попробуйте посчитать измеренные вами характеристики, например спектр или что вы там мерили (константу диссоциации), кристаллическую структуру, сначала простым методом, потом более сложным и трудоемким.
Я вот например занимался AgN₃ - посчитал параметры кристаллической решетки, ширину запрещенной зоны, но не сошлось с экспериметами по оптическом поглощению, хотя зона получилась прямая, масса дырок вроде совпадает +- лапоть.
Эксперимент должен быть критерием успеха ваших расчетов.

[StYV]

Считать можно до изумления в мозгах.
Практика - вот критерий истины.

[uchebnik fiziki]

Интересные расчёты будут там, где есть нетривиальная физика, или где есть разработка новых методов. Фемто/аттосекундные исследования, нетривиальная спектроскопия и спектроскопия, конденсированное/поверхностное состояние, электрохимия, когерентные системы - - вот эксперименты, где будут сложные, новые и интересные модели

Ёлы-палы, ну там не только квантовая химия и не столько квантовая химия, сколько теоретическая кристаллография и всё такое. Мы сами тут ищем людей, которые готовы в XFEL разбираться

[Гесс]

Ну меня результаты в квантах не впечатляют. Там даже хайпа нет, сплошная рутина. Даже если расчётом что-то поверяется в статье уровня Nature, это рутинный расчёт.

Считать можно до изумления в мозгах.
Практика - вот критерий истины.

Интересные расчёты будут там, где есть нетривиальная физика

Ёлы-палы, ну там не только квантовая химия и не столько квантовая химия, сколько теоретическая кристаллография [...]

Ну вот так и живем. Завтра madschumacher разработает метод для аттосекундных процессов, об этом будет одна работа в JCTC, потом StYV будет делать эксперимент под Nature, и в нее пойдет расчет madschumacher-а как подтверждалка, и назовут его "рутиной".

[madschumacher]

Ёлы-палы, ну там не только квантовая химия и не столько квантовая химия, сколько теоретическая кристаллография и всё такое. Мы сами тут ищем людей, которые готовы в XFEL разбираться

Вот именно, что и квантовая химия тоже! Если не знаете литературы, не упоминайте об этом. Ведь пока вы ищите разбирающихся с FELами, другие на них ведь могут уже работать.
И кст, что Вам там нужно с XFEL, на какой из них бимтайм хотите/брали?
Небось скучную кристаллографию на микрокристаллах?

[Dilitiypolidivinil]

Все остальное какая то жопа, люди либо складируют свою дату с верой в то что кому-нибудь она понадобится либо смешивают в своих бигдатах коней людей и пушки, а потом говорят что хотя полученный кентавр с дулом из жопы и непохож на жаждаемого единорога, это проблемы единорогов.

"Сперматозоид был натуральным красавцем, а вот ребеночек вышел уродом!!!"

[uchebnik fiziki]

Ёлы-палы, ну там не только квантовая химия и не столько квантовая химия, сколько теоретическая кристаллография и всё такое. Мы сами тут ищем людей, которые готовы в XFEL разбираться

Вот именно, что и квантовая химия тоже! Если не знаете литературы, не упоминайте об этом.

Был взволнован, ерунду сморозил.

Ведь пока вы ищите разбирающихся с FELами, другие на них ведь могут уже работать.
И кст, что Вам там нужно с XFEL, на какой из них бимтайм хотите/брали?
Небось скучную кристаллографию на микрокристаллах?

Нет, весёлый сингл-партикл.