Химия с ADF

Представлены теоретические и технические основы программы Amsterdam Density Functional (ADF) с обзором характеристик кода (численная интеграция, приближение плотности для кулоновского потенциала и базисные функции STO). Недавние разработки повышают эффективность ADF (например, параллелизация, масштабирование близкое к O(N), QM/MM) и её функциональность (например, химические сдвиги в ЯМР, эффекты растворителя по модели COSMO, релятивистский метод ZORA, энергии возбуждений, частотно-зависимые (гипер)поляризуемости, атомные заряды VDD). В разделе «Применения» обсуждается физическая модель электронной структуры и химической связи, т.е. теория молекулярных орбиталей Кона–Шэма (MO), и иллюстрируется сила модели Кона–Шэма в сочетании с типичным для ADF фрагментным подходом для количественного понимания и предсказания химических явлений. Мы рассматриваем модель «взаимодействия активация‑сжатие переходного состояния» (Activation-strain TS interaction, ATS) как концептуальную схему для понимания того, как возникают барьеры активации для различных типов (конкурирующих) механистических путей реакций и как ими можно управлять, например, в органической химии или гомогенном катализе. Наконец, приведено краткое обсуждение примеров применения в биохимии (структура и связи ДНК) и теории функционала плотности для времени (TDDFT), чтобы показать, как эти разработки дополнительно усиливают инструменты ADF для анализа химических явлений.