Квантовая кристаллография - Quantum crystallography
Квантовая кристаллография - это отрасль кристаллографии, которая исследует кристаллические материалы в рамках квантовой механики с анализом и представлением в позиционном или импульсном пространстве таких величин, как волновая функция , заряд и спиновая плотность электрона , матрицы плотности и все связанные с ними свойства. (например, электрический потенциал, электрические или магнитные моменты, плотности энергии, функция локализации электронов, потенциал одного электрона и т. д.). Как и квантовая химия , квантовая кристаллография включает в себя как экспериментальную, так и вычислительную работу. Теоретическая часть квантовой кристаллографии основана на квантово-механических расчетах волновых функций атома / молекулы / кристалла, матриц плотности или моделей плотности, используемых для моделирования электронной структуры кристаллического материала. В то время как в квантовой химии экспериментальные работы в основном опираются на спектроскопию, в квантовой кристаллографии центральную роль играют методы рассеяния ( рентгеновские лучи , нейтроны , γ-лучи , электроны ), хотя спектроскопия, а также атомная микроскопия также являются источниками информации.
Связь между кристаллографией и квантовой химией всегда была очень тесной, после того как в кристаллографии стали доступны методы дифракции рентгеновских лучей. Фактически, рассеяние излучения позволяет отображать одноэлектронное распределение или элементы матрицы плотности. Вид излучения и рассеяния определяет представляемую величину (заряд или спин электрона) и пространство, в котором она представлена (положение или импульсное пространство). Хотя обычно предполагается, что волновая функция не поддается непосредственному измерению, недавние достижения позволяют также вычислять волновые функции, которые ограничены некоторыми экспериментально измеряемыми наблюдаемыми (например, рассеянием излучения).
Термин квантовая кристаллография впервые был введен в повторных статьях Л. Хуанга, Л. Массы и лауреата Нобелевской премии Джерома Карле , которые связали его с двумя основными направлениями: а) кристаллографическая информация, которая улучшает квантово-механические вычисления, и б) квантово-механические подходы для улучшения кристаллографии. Информация. Это определение в основном относится к исследованиям, начатым в 1960-х и 1970-х годах, когда появились первые попытки получить волновые функции из экспериментов по рассеянию, а также другие методы ограничения волновой функции эпксериментальными наблюдениями, такими как дипольный момент. Это поле недавно было рассмотрено в контексте данного определения.
Параллельно с исследованиями по определению волновой функции Р.Ф. Стюарт и П. Коппенс исследовали возможности расчета моделей одноэлектронной плотности заряда на основе рассеяния рентгеновских лучей (например, с помощью мультиполярного разложения псевдоатомов ), а затем и спиновой плотности на основе поляризованных нейтронов. дифракция , которая положила начало научному сообществу плотности заряда, спина и импульса. В недавней обзорной статье В. Цирельсон дал более общее определение: «Квантовая кристаллография - это область исследований, использующая тот факт, что параметры квантово-механически достоверной электронной модели кристалла могут быть получены из точно измеренного набора когерентных рентгеновских лучей. факторы дифракционной структуры ".
Книга Modern Charge Density Analysis предлагает обзор исследований, связанных с квантовой кристаллографией, и наиболее распространенных экспериментальных или теоретических методологий.
Международный союз кристаллографии недавно была создана комиссия по квантовой кристаллографии , как продолжение предыдущей комиссии по заряд, спин и плотности импульса с целью координации научно - исследовательской деятельности в этой области.
внешние ссылки
Эриче Школа кристаллографии (пятьдесят второй курс): первый курс по квантовой кристаллографии (июнь 2018) XIX Сагамор конференции (июль 2018) встреча CECAM по квантовой кристаллографии (июнь 2017)
IUCr комиссия по квантовой кристаллографии
The Международный союз кристаллографии