计算化学虚拟仿真实验

计算化学实验简介:由于化学反应是在微观水平上发生,学生对抽象的理论、用传统实验手段无法描述的反应过程很难理解,限制了学生对反应本质的掌握。为此,2001年起,在刘若庄院士的组织下,我们为本科生开设了“计算化学实验”,并编写了《计算化学实验》教材。利用理论方法与计算技术,模拟和仿真分子运动的微观行为,将反应体系放大,使学生看到了更丰富、更真实的化学世界,从而认识化学反应的复杂性,加强学生对相关理论知识的理解,提高他们的创新能力和专业水平。“计算化学实验”系列虚拟仿真实验项目引导学生进入原子水平的微观世界。例如“分子振动计算虚拟仿真实验“中运用计算机模拟可视化展示分子内部结构,以及化学键的振动模式,使学生对微观过程进行交互式体验,掌握微观世界分子中化学键相关的结构理论知识,加深对化学反应本质及其它相关知识的理解和掌握。真实的化学反应过程中,过渡态存在的时间极短(飞秒量级),利用现实的实验方法很难检测或捕捉到。“过渡态的优化虚拟仿真实验”则运用虚拟仿真实验技术模拟出反应的过渡态构型及其反应路径,可视化展示出反应的详细微观状态,对化学键的形成或断裂等反应进行机理生动形象的模拟和解析,使学生看到了更丰富、更真实的化学世界,从而认识到化学反应的复杂性,更好的掌握抽象的理论知识。虚拟仿真实验作为理论教学的重要补充和扩展,进一步激发了学生对微观反应的学习兴趣。