Постоянно действующий семинар "Численная геометрия, построение расчетных сеток и высокопроизводительные вычисления"

Руководители семинара: В.А. Гаранжа, ВЦ РАН, д.ф.-м.н., проф. РАН, И.Е. Капорин, ВЦ РАН, д.ф-м.н., г.н.с., Р.В. Полозов, ИТЭБ РАН, проф., д.ф.-м.н.


9 июня 2016, 16:00.  ВЦ РАН, Москва, Вавилова 40, комната 102

Ab initio предсказание структур органических кристаллов

Дзябченко А.В.

Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я.Карпова, Москва


Рассматривается проблема предсказания кристаллических структур органического вещества, заданного структурной формулой молекулы (при полном отсутствии о нем всякой экспериментальной кристаллографической информации). Актуальность данной тематики не только очевидна из ее фундаментального теоретического характера, но также имеет ряд важных практических приложений.

В докладе представлен метод решения этой задачи на основе вычислений глобального минимума потенциальной энергии с применением полуэмпирических моделей межмолекулярного взаимодействия. В числе прочих рассматриваются следующие аспекты проблемы:

- Выбор пространственных групп;

- Симметрия и фундаментальная область многомерной функции энергии решетки;

- Концепция жестких фрагментов в описании молекул с гибкой конформацией;

- Модели межмолекулярного взаимодействия и внутримолекулярные силовые поля.

- Модели эффективных зарядов для вычисления энергии Маделунга;

- Проверка и уточнение модельных потенциалов (решение обратной задачи) на базе известных кристаллических структур и теплот сублимации.

- Сканирование глобального пространства структурных переменных, генерация стартовых структур;

- Вычисление энергии решетки; метод ускоренной сходимости решеточных сумм:.

- Минимизация методом переменной метрики с аналитическими производными;

- Проблема конечного радиуса окружения; применение списков пар атомов и узлов обратной решетки для улучшения сходимости к минимуму энергии;

- Двухуровневый алгоритм параллельных вычислений;

- Сравнение и ранжирование кристаллических структур по глубине минимума.

- Роль кинетического фактора

- Учет внешнего давления.

- Влияние упаковки на конформацию молекулы

Примеры модельных и предсказанных кристаллических структур:

- фазы бензола при высоком давлении;

- кристаллические фазы C60 и С70, полимеризованных под давлением;

- конформационный полиморфизм гексогена, индуцированный давлением

Обсуждается опыт участия автора в Кембриджских слепых тестах методов предсказания органических кристаллических структур.


1. Дзябченко А.В. От молекулы к твердому телу: предсказание структур органических кристаллов. Ж.физической химии. 2008, 82, 1861–1870.