计算化学综述

计算化学是根据基本的物理化学理论及大量的数值运算方式研究分子、团簇的性质及化学反应的一门学科，它以量子化学理论和计算、分子反应动力学理论等来解释实验中各种化学现象，帮助化学家以较具体的概念来了解、分析观察到的结果，并预测未知的化学系统。

除此之外，计算化学也常被用来验证、测试、修正或发展较高层次的化学理论。

化学的进步必须依靠实验、理论和计算方法的支撑，精确计算纠正实验的错误、考察实验难以确认的中间微观过程，合理定量而有效地解释隐藏在现象背后的原因从而揭示其本质、在总结规律的基础上做出预示甚至设计新的分子或功能材料，已经成为现实。

自从量子化学计算方法的建立，理论和计算方法的应用将大大加强，理论和实验更加密切结合。

今后在该领域的研究应该是向应用领域开拓，在不断开拓其应用领域的过程中逐步改善其方法。

目前，计算机的飞速发展，使计算化学在各行各业得到广泛的应用，逐渐与各相关学科形成了一些崭新的边缘或交叉学科，如微观反应动力学、量子催化、量子电化学和量子生物化学等。

与生命科学、材料科学的结合将会更加有力地推动分子生物学、药物设计、新材料的“分子设计”向纵深发展。

同时，随着学科之间的交叉和相互渗透，也将启发我们参考、借鉴其他学科的研究方法，使其相互结合，扬长避短，走向一个新的高度。

由于计算化学主要是依靠计算机作为硬件载体和实施手段的一门学科，因此，计算机技术的发展将对其起到一定的促进作用。

长远而言，或许光学计算机甚至于量子计算机将会提供现今无法想象的计算速率。

然而，计算化学要有真正突破性的发展，除了硬件的进步外，理论上的研究似乎更为重要。

目前对于大分子的计算限于理论的复杂性只能使用分子力学或半经验法；而且就算计算机功能上能
有1000倍的提升，距离准确的量子仿真仍有一段距离。

目前的理论方法，仅能对大约小于十个原子的系统达到化学误差(1-2 kcal／mo1)内的准确度；而且这些准确的计算方法的计算量大约是跟系统大小的七次方成正比。

因此，计算机计算功能的提升通常并无法将可准确仿真的系统加大多少。

一般认为要能以计算化学准确仿真各种生物及材料系统，理论化学家需要研发出计算量仅与系统大小的平方甚至一次方成正比的准确量子化学方法。

因此，我们可以预见，随着计算机技术和化学计算方法的进一步发展，计算化学必将对真正意义上的现代化学产生巨大的推动作用。