(1)完善和发展计算分子的单电子作用势的计算程序,包括组态相互作用的从头计算程序,我们将首先以MELD程序包为基础。(2) 对分子中单电子作用势进行拓扑分析,即探讨其梯度和曲率等物理量,找出其临界点(鞍点,极点)和其特征(秩,奇异性),它们将与分子的化学成键特性密切关联,将会发现新的认识和规律。单电子作用势的梯度场也将提供一个生动的画面,它代表分子中电子所受到的力场。(3)在分子中的单电子作用势的等势面上,特别是分子的内禀特征边界轮廓上,电子密度的分布具有直观显明的特点,对其进行拓扑研究,将揭示出分子参与相互作用和反应的区位和立体选择性的新指标。从而阐明和预测分子的结构和性质。
从微观角度揭示化学键的本质、阐明预测分子的结构和性质,一直都是化学家关心的重要课题。本项目提出了分子中的单电子作用势的概念,它是所有原子核对这个电子的吸引作用势和其余所有电子对这个电子的作用势的总和,该作用势与广泛应用的分子静电势有着本质上的差别。推出了分子的单电子作用势的具体表达式,依据MELD从头计算程序,编制出计算该作用势的程序,包括组态相互作用的从头计算程序。研究了一些典型的无机和有机小分子的单电子作用势,我们所定义的分子单电子作用势与分子的性质有着密切的联系,如化学键,力场数,分子的光谱性质等。在分子中的单电子作用势的等势面上,特别是分子内禀特征轮廓上的电子密度的分布,即分子的形貌,该分子形貌具有直观显明的特点,提供了分子参与的相互作用和反应的区位和立体选择性的鲜明的图像,从而能阐明和预测分子的结构和性质。对分子中的单电子作用势进行了拓扑分析,即探讨其梯度和曲率等物理量,找到了一些无机和有机小分子的临界点(鞍点,极点)和及其特征(秩和奇异性),可以看出它们与分子的化学成键特性密切关联。单电子作用势的梯度场代表分子中电子所受到的力场。这方面的研究正在进行中。