一氯甲烷分子之量子化學勢能計算與一氯甲烷、氯仿分子之分子動力學模擬

Abstract

"我們使用MP2/aug-cc-PVQZ計算一氯甲烷分子的單體結構最佳化，並且以自洽理論(Hartee-Fock, HF)、微擾理論(Møller–Plesset Perturbation Theory, MP)及耦合簇理論(Coupled Cluster Method, CC)等三種方法計算一氯甲烷分子二聚體之間的交互作用能，所有計算皆有BSSE(Basis Set Supperposition Error)修正，其中我們以HF與MP2方法搭配Pople’s medium size與Dunning’s correlation consistent的基底對一氯甲烷分子二聚體做結構最佳化計算，並且比較MP2與CCSD(T)在相同基底aug-cc-PVXZ(X=D、T、Q)下的計算結果。我們對一氯甲烷分子二聚體做了一系列的分類，從中選取了12種構型，以MP2/aug-cc-PVQZ計算完整的勢能曲線，搭配PSI4軟體內的SAPT分法進一步將二聚體間的勢能拆解成靜電能、交換能、誘導能與色散能，分析各項吸引力與排斥力對一氯甲烷二聚體的影響。 分子動力學模擬的部分，我們使用5 sites Lennard-Jones potential model以及庫倫項擬合量子化學計算得到的12種構型的一氯甲烷分子二聚體勢能曲線，並且建構出力場，將其代入牛頓方程式進行分子動力學的模擬。模擬部分我們從三相點沿著汽化曲線模擬至接近臨界點，得到各溫度下的徑向分佈函數(Radial Distribution Function, RDF)、速度自相關函數(Velocity Autocorrelation Function, VAF)、擴散係數(Diffusion coefficient)與黏滯係數(Viscosity)等。氯仿局部結構的部分，我們引用智謙學長的氯仿參數，參考兩種分析方法，分別為方向相關函數與對相關函數g(r,θ)，並且與實驗值比較後皆得到相當不錯的結果，這說明了基於量子化學計算所架構出的力場進行分子動力學的模擬有一定的可靠度。 "