Dissecting the Bond Formation Process of $d^{10}$-Metal-Ethene Complexes with Multireference Approaches
用密度矩阵重整化群方法、完全活性空间自洽场方法、耦合集团理论和密度泛函理论研究了乙烯与镍、钯中心的成键机理。具体来说，我们专注于金属原子和双乙烯配体之间的相互作用，在垂直和平行的取向。利用能量分解分析和量子信息理论进一步研究了这些结构异构体的成键情况。我们的研究强调了这样一个事实，即当两个乙烯配体相互垂直取向时，络合物是通过金属-配体双背键合机制稳定的。此外，我们表明，镍-乙烯配合物的特点是更强，更共价的配体和金属中心之间的相互作用比钯-乙烯化合物具有类似的配位球。
2015-05-22 cond-mat.str-el physics.chem-ph
Density functional theory calculations and vibrational spectroscopy on iron spin-crossover compounds
具有合适配位场的铁配合物发生自旋交叉（SCO），这可以通过温度、压力甚至光可逆地诱导。因此，这些化合物是光学信息存储、显示设备和压力传感器的高度感兴趣的候选者。SCO现象可以通过拉曼光谱和红外光谱等光谱技术以及核非弹性散射（一种利用穆斯堡尔效应的技术）来方便地研究。本文综述了近年来在皮秒红外光谱和薄膜研究等方面的新进展，并对SCO配合物自旋跃迁现象和振动光谱数据的理论计算方法作了综述。
2012-06-12 physics.chem-ph
Interplay between electronic correlation and metal-ligand delocalization in the spectroscopy of transition metal compounds: case study on a series of planar Cu$^{2+}$ complexes
我们提出了一个全面的理论研究的物理现象，确定三个最低的电子状态的每一个正方形平面铜配合物$\cucl$，$\cunh$和$\cuwater$的相对能量，并提出了一个详细的分析截断配置相互作用（CI）和耦合集群（CC）理论成功预测的激发能的程度。我们发现，配体-金属电荷转移（CT）的单激发起着至关重要的作用，在正确确定这些系统的属性，即使CT过程中第一次发生在四阶微扰理论，并提出了一个合适的选择最小的活性空间描述这些系统的多参考理论。即使$T_1$诊断很大，CCSD能量差也与接近全CI值非常一致，这对基于单振幅的多参考诊断的有用性产生了怀疑。CISD严重低估了激发能，其失效是CISD中尺寸不一致误差的直接后果。最后，我们提出了使用显式相关CCSD（T）和BCCD（T）理论计算的能量差的参考值。
2018-06-13 cond-mat.str-el physics.chem-ph
The quest to simulate excited-state dynamics of transition metal complexes
这一观点描述了目前在过渡金属配合物光动力学模拟领域的计算工作。我们介绍了典型的工作流程，并介绍了不同当代方法的优势和局限性。从适合描述过渡金属配合物的电子结构方法到能够模拟其在光的作用下的核动力学的方法，我们特别注意通过批判性地讨论在光谱实验的解释和特定观测值的模拟中通常采用的不同模型来建立理论与实验之间的桥梁。因此，我们回顾了从降维到全维的过渡金属配合物的激发态动力学研究，包括气相和溶液
2021-06-22 physics.chem-ph
Ultrafast Electron Dynamics Theory of Photo-excited Ruthenium Complexes
对低自旋钌（II）有机配合物中的超快光激发电子动力学进行了解释。实验观察到的单重态到三重态的衰减在金属-配体电荷转移（MLCT）状态相矛盾的期望，该系统应该振荡的单重态和三重态之间的存在下，一个大的自旋-轨道耦合和金属-配体键长的显着变化的情况下。这个难题是解决了一个新的量子衰变机制，导致在约300飞秒的单线态三重态衰变。衰变由三重金属中心态（$^3$ MC）介导，即使在$^1$ MLCT和$^3$ MC态之间没有直接耦合。$^3$ MLCT和$^3$ MC之间通过激发声子态的耦合导致振动冷却，其允许局部系统耗散多余的能量。在松弛状态下，$^3$ MC态的人口是低的，金属配位体键长几乎不变，相对于初始光激发态，与实验一致。
2010-03-24 cond-mat.str-el physics.chem-ph
Manifold Diffusion for Structure Generation of Transition Metal Complexes
Institute of Chemical and Bioengineering, Department of Chemistry and Applied Biosciences, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院化学与生物工程研究所，化学与应用生物科学系）；NCCR Catalysis, Switzerland（瑞士催化中心）
提出TMCgen流形扩散模型，通过金属-配体配位角与配体扭转/旋转扩散，高效生成过渡金属配合物的精确几何结构。
2026-05-30 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.chem-ph
Quantitative wave function analysis for excited states of transition metal complexes
电子激发态的性质是讨论过渡金属配合物的电子物理和光化学的重要参数之一。在过渡金属络合物中，金属与不同配体之间的相互作用产生丰富多样的激发态，包括金属中心态、配体内态、金属-配体电荷转移态、配体-金属电荷转移态和配体-配体电荷转移态。大多数情况下，这些激发态是通过考虑最重要的波函数激发系数和目视检查所涉及的轨道来识别的。这个过程是冗长、主观和不精确的。相反，激发态表征的自动和定量技术是可取的。在这篇文章中，我们回顾了电荷转移数的概念-在TheoDORE软件包中实现-并显示其广泛的适用性，以表征过渡金属络合物的激发态。电荷转移数是一种分析激发态的正式方法，它仅基于定义明确的跃迁密度矩阵，根据原子团之间的电子跃迁。它的优点有很多：对于许多激发态，它可以完全自动化，是客观的和可再现的，并且提供了对趋势或模式的讨论有用的定量数据。我们还介绍了一种形式主义的自旋轨道混合态和电荷转移数的统计分析方法。这种技术的潜力被证明为一些典型的过渡金属络合物含有Ir，Ru和Re。讨论的主题包括金属和羰基配体之间的轨道离域，通过金属中心态的无辐射衰减，自旋轨道耦合对状态特征的影响，以及不同电子结构方法所得结果的比较。
2018-02-13 physics.chem-ph
SC1MC-2022: A database of transition metal complexes for training ML models to predict one-site entropies and mutual information
我们介绍了一个新版本的数据库SC 1 MC（SC 1 MC-2022），通过扩展最近的SC 1 MC-2020，其中包括人工单过渡金属配合物。该数据库包括用作机器学习模型训练输入的参考数据，单点和双点熵，以及在DMRG水平上获得的正则和分裂局部轨道的互信息。该数据库的目的是获得尽可能多的关于电子相关结构的信息，这些信息可以被机器学习模型利用来估计这些重要信息，而对于具有某种程度的可转移性的任何类似类型的系统来说，没有显著的计算成本。
2023-01-27 physics.chem-ph
Polymer Thin Films as Universal Substrates for Extreme Ultraviolet Absorption Spectroscopy of Molecular Transition Metal Complexes
探索了聚苯乙烯和聚氯乙烯薄膜作为过渡金属配合物分子极紫外光谱的样品载体。通过滑涂制备的聚合物薄膜是平坦、光滑的，并且比氮化硅窗口透射更多的XUV光。分析物可以直接浇铸到聚合物表面上，也可以共沉积在聚合物表面上，给出了8种典型过渡金属配合物（M=Mn，Fe，Co，Ni）的M边X射线吸收近边（XANES）谱（40-90 eV），证明了该方法的通用性。该薄膜是适合于泵浦/探测瞬态吸收光谱，如所示的激发态光谱的Fe（bpy）$_3^{2+}$在两种不同的聚合物支持。
2021-08-16 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Deciphering Cryptic Behavior in Bimetallic Transition Metal Complexes with Machine Learning
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Minnesota（明尼苏达大学）
过渡金属配合物的合理定制对于解决能源利用和储存方面的突出挑战是必要的。在堆叠的“双层”配体结构中表现出金属-金属键合的杂环过渡金属络合物是一种新兴的、有吸引力的催化平台，但是在费力的合成努力之前预测它们的性质是具有挑战性的。我们展示了一种替代的，数据驱动的方法来揭示结构-性能的关系，合理的复杂的设计。我们定制基于图形表示的金属局部环境中使用的多元线性回归和核岭回归（KRR）模型的训练，这些杂原子络合物。专注于氧化电位，我们得到了一组28个实验表征的配合物，开发一个多元线性回归模型。在这个训练集上，我们实现了良好的准确性（平均绝对误差，MAE，为0.25 V），并保留了与新的配体结构看不见的实验数据的可转移性。我们在330种结构特征的异双金属化合物的子集上训练了KRR模型，以预测金属-金属键合的程度。该KRR模型预测测试集中的相对金属-金属键长在5%以内，并且对关键特征的分析揭示了基本原子贡献（例如，价电子构型）对复合物的行为影响最大。我们的工作提供了合理的设计指导，建议属性，包括正式的短比应该从一个时期转移到另一个。
2021-07-29 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.chem-ph
Steric effects of CO2 binding to transition metal-benzene complexes: a first-principles study
采用密度泛函理论（DFT）方法研究了CO2分子在3d过渡金属（TM）-苯配合物上的吸附.我们的计算表明，最大的二氧化碳分子吸附在Sc或Ti原子的数目是3，但18电子规则预测它应该是4。18-电子规则在预测TM原子（包括Sc或Ti原子）的最大H2吸附数方面通常是成功的。我们发现，18-电子规则不能正确预测的Sc-或Ti-苯配合物上的CO2结合，因为CO2的结合，在相反的H2结合，需要额外的考虑空间位阻由于大键长的CO2。我们计算了使用托尔曼锥角，这表明，三个CO2分子完全占据了Sc-和Ti-苯配合物周围的可用空间的CO2的占领功能。该估计值与DFT计算预测的最大CO2吸附数相同。因此，我们建议使用托尔曼锥角的CO2占据函数是一个有效的模型，用于评估CO2吸附在表面上的空间位阻。
2016-06-02 physics.chem-ph
Vibrational Circular Dichroism enhancement in conformationally flexible transition metal complexes
研究构象灵活的过渡金属配合物VCD光谱，扩展先前计算方法，以吉布斯自由能和电子激发能为拟合参数，能出色重现实验，证明DFT优化构象集冗余，可简化模型，还确认增强的对称选择性并制定选择规则。
2026-07-21 physics.chem-ph
Binding energies and spatial structures of small carrier complexes in monolayer transition metal dichalcogenides via diffusion Monte Carlo
采用基态扩散蒙特卡罗方法研究了二维过渡金属二硫属化物材料中激子、三激子和双激子的结合能和载流子几率分布。我们比较这些结果近似变分计算，以及类似的Monte Carlo计算与简化的载流子相互作用势。我们的研究结果突出了近似方法的成功和失败，以及确定单层过渡金属二硫属化物材料中的小载体络合物的稳定性的物理特征。最后，我们讨论了与最近的实验的协议和分歧点。
2015-08-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Ligand additivity relationships enable efficient exploration of transition metal chemical space
为了加速化学空间的探索，有必要确定将提供最多额外信息或价值的化合物。一个大规模的分析单核八面体过渡金属配合物沉积在实验数据库中证实了低对称性配合物的代表性不足。从一组大约1000个先前研究的Fe（II）络合物中，我们表明，从相对少量的独特配体形成的合成可获得的络合物的理论空间是显着的（约1000个）。816 K）更大。对于这些配合物的性质，我们验证了配体加和性的概念，通过推断从化学计量组合的均配配合物的混配性质。一个改进的插值方案，结合顺式和反式异构体效应的信息预测的绝热自旋分裂能量约为2千卡/摩尔和HOMO水平小于0.2 eV。我们展示了一个多阶段的战略，发现铅从816 k Fe（II）配合物内的目标属性区域。我们进行了一个粗略的插值从homoleptic复合物，我们完善了一个子空间的配体的基础上产生复合物的可能性与目标属性。我们验证了我们的方法，9个新的二元和三元复合物预测将在一个目标区域的发现，这表明有效的过渡金属络合物发现的机会。
2022-09-12 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Inverted-sandwich-type and open-lantern-type dinuclear transition metal complexes: theoretical study of chemical bonds by electronic stress tensor
利用电子应力张量研究了两类过渡金属配合物的电子结构，即反夹心型和开灯笼型。特别地，研究了由电子应力张量定义的能量密度所度量的键级b_e，并与传统的基于MO的键级进行了比较。我们还研究了在应力张量的最大本征值和相应的本征向量场中发现的模式，即“纺锤结构”和“伪纺锤结构”。对于反夹心型配合物，我们的键级b_e计算表明，V、Cr和Mn配合物中金属-苯键的相对强度为V > Cr > Mn，这与MO键级一致。对于开灯笼型配合物，我们发现基于能量密度的键序可以通过考虑轨道空间范围的“Lagrange面”上的能量密度的面积分来正确描述Cr-Cr和Mo-Mo键的相对强度。
2011-09-14 physics.chem-ph
Quantum Dynamics of Photoactive Transition Metal Complexes. A Case Study of Model Reduction
本研究通过量子动力学模拟，探讨了过渡金属配合物中模型降阶的挑战，并以铁(II)均配配合物为例，分析了非绝热和自旋-轨道耦合对光激发动力学的影响。
2023-05-12 physics.chem-ph quant-ph
Binding Isotherms and Cooperative Effects for Metal-DNA Complexes
用平衡透析法和原子吸收光谱法测定了镍（II）、钴（II）、锰（II）、银（I）、锌（II）离子与钝顶螺旋藻DNA的化学计量结合常数。结果表明，这些离子与来自S .platensis的DNA相互作用的性质是不同的。对于钴（II），锌（II）离子观察到合作的影响，并存在两种不同类型的结合位点。镍（Ⅱ）_、银（Ⅰ）-DNA复合物具有独立的、完全相同的结合位点，锰（Ⅱ）_具有负协同作用.本文测定了钴（Ⅱ）、镍（Ⅱ）、锰（Ⅱ）、锌（Ⅱ）、银（Ⅰ）与S.在3 mM Na（I）中的血小板数分别为5.11、5.18、4.77、5.05、5.42。金属离子与S. Platensis）和Pauling共价指数。
2008-06-20 physics.bio-ph physics.chem-ph
Predicting Electronic Structure Properties of Transition Metal Complexes with Neural Networks
高通量计算筛选已成为材料发现的关键组成部分。无机材料和分子过渡金属配合物的直接密度泛函理论（DFT）模拟通常用于描述无机成键和自旋态有序的微妙趋势，但是这些计算在计算上是昂贵的，并且性质对所采用的交换相关泛函是敏感的。为了开始克服这些挑战，我们训练了人工神经网络（ANN）来预测量子力学衍生的性质，包括自旋态排序、对Hartree-Fock交换的敏感性以及过渡金属络合物中的自旋态特定键长。我们的人工神经网络是在一小组无机化学适当的经验输入上训练的，这些输入都是最大限度地可转移的，并且不需要精确的三维结构信息来进行预测。使用这些描述符，我们的人工神经网络预测了单位点过渡金属络合物的自旋态分裂（即，Cr-Ni）在任意量的Hartree-Fock交换到DFT计算的3 kcal/mol精度内。我们的交换灵敏度人工神经网络能够通过从半局部DFT外推到混合DFT来改进对实验表征的过渡金属络合物的不同测试集的预测。ANN还优于其他机器学习模型（即，支持向量回归和核岭回归），证明了在可转移性方面的特别改进的性能，如通过在不同测试集上的预测误差所测量的。我们建立了新的不确定性量化工具的价值，以估计ANN在计算化学中的预测不确定性，我们提供了额外的分析方法，用于识别感兴趣的化合物可能被ANN预测得很差。
2017-02-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Spin-Lattice Relaxation in Metal-Organic Platinum(II) Complexes
研究了金属有机Pt（II）化合物的自旋-晶格弛豫动力学。通常，这样的系统的特征在于最低层的三重态的明显的零场分裂（zfs）。以前的奥巴赫slr过程的表达式不允许正确处理这样的分裂模式。我们讨论了一个模型系统的一个修改的Orbach表达式的行为，并提出了一个适合的Pt（2-thpy）$_2$的自旋-晶格弛豫速率的温度依赖性的修改后的表达式的基础上的结果。
1999-11-29 physics.chem-ph
Influence of the Metals and Ligands in Dinuclear Complexes on Phosphopeptide Sequencing by Electron Transfer Dissociation Tandem Mass Spectrometry
磷酸化修饰是蛋白质修饰中最重要的一种，电子转移解离串联质谱（ETD MS/MS）是一种潜在的磷酸化肽序列分析方法，包括磷酸化位点的测定。值得注意的是，当前体含有多于三个正电荷时，ETD-MS/MS通常提供有用的信息。由于在具有三个以上正电荷的酸性磷酸肽的生产中出现困难，它尚未用作大规模磷酸肽生产的分析方法。为了增加磷酸肽的电荷状态，我们使用双核金属配合物，其通过添加正电荷选择性地结合磷酸肽中的磷酸基团。双核铜，锌，镓配合物进行了测试，发现存在于复杂的金属的类型强烈影响的亲和力的磷酸化的化合物和它们的ETD片段。双核铜配合物弱相互作用的磷酸基团和ETD诱导的肽片段在很大程度上抑制了Cu 2+的存在下，作为一个电子陷阱。双核镓配合物与磷酸基团牢固结合。然而，与镓结合的配体充当电子陷阱，并且在ETD-MS/MS的前体中存在双核镓络合物阻碍了磷酸肽的测序，如在双核铜络合物的情况下。与此相反，双核锌配合物有效地结合到磷酸肽的电荷状态的增加，促进磷酸肽测序ETD-MS/MS。在双核锌-磷酸肽复合物的配体和肽骨架的碎片竞争诱导ETD。这些过程受配体结构的影响，因此使用密度泛函理论计算研究了详细的ETD断裂途径。
2018-11-26 physics.chem-ph
The role of spin-orbit coupling and state-crossing topography in the non-radiative decay of Ir(III) complexes
本研究修正了以三重态金属中心态布居解释Ir(III)配合物非辐射衰减的传统观点，指出强自旋-轨道耦合与斜坡型交叉形貌共同降低基态恢复速率。
2025-06-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Symmetry in Multiple Self-Consistent-Field Solutions of Transition-Metal Complexes
我们使用一种基于元自洽场的方法来定位两个模型八面体过渡金属配合物$d^1$和$d^2$的多个低能无限制Hartree-Fock（UHF）自洽场（SCF）解，其中$d^1$和$d^2$是过渡金属配合物$[\mathrm{MF}_6]^{3-} (\mathrm{M} = \mathrm{Ti}, \mathrm{V})$的两个模型.通过给出对称性破缺的群论定义，我们在表象论的框架内对这些解进行了分类，并观察到其中一些解破缺了自旋或空间对称性，如果不是两者都破缺的话。这些解决方案似乎在第一非物理的，但我们表明，它们可以被用来作为非正交配置相互作用（NOCI）的基础，产生多个行列式波函数，具有正确的对称性被分配给电子条款。此外，通过研究这些NOCI波函数的自然轨道和占据数，我们可以深入了解它们所包含的静态相关性。然后，我们调查的行为时，最低的UHF和NOCI波函数的配合物的八面体对称性降低，并推断出的dichroy-broken UHF解决方案必须首先有他们的对称性恢复NOCI之前，他们可以描述任何振动稳定的影响由Jahn-泰勒定理。
2019-12-11 physics.chem-ph
Laser-Driven Localization of Collective CO Vibrations in Metal-Carbonyl Complexes
使用钴二羰基络合物的例子表明，两个垂直偏振的IR激光脉冲可以用来触发激发的离域CO伸缩模式，这对应于一个CO键内的振动的交替本地化。在两个键中的任一个中定位的切换时间由对称和不对称的基本跃迁频率之间的能隙确定。两个局部键激发之间的振荡的相位可以通过两个脉冲的相对相位来调谐。由于势能面的非谐性导致波包色散，限制了键局域化控制的范围。这防止了在所考虑的示例中将这样的简单脉冲方案用于激光驱动的键断裂。
2014-11-06 physics.chem-ph
Fast simulation of soft x-ray near-edge spectra using a relativistic state-interaction approach: Application to closed-shell transition metal complexes
针对L/M边光谱计算受自旋轨道等效应影响难度大的问题，研究开发了结合ZORA-Kohn-Sham哈密顿量的相对论态相互作用方法，可快速模拟闭壳层过渡金属配合物软X射线近边光谱，结果准确且计算成本低，适用于大规模计算与共振非弹性X射线散射模拟等场景。
2025-03-19 physics.chem-ph
Facilitated alkali ion transfer at the water 1,2-dichloroethane interphase: Ab-initio calculations concerning alkaline metal cation - 1,10-phenanthroline complexes
本文对碱金属与1，10-菲咯啉络合反应的热力学进行了一系列计算。这是一个实验事实，在水-1，2-二氯乙烷界面的转移自由能的顺序是由不同的阳离子的电荷/尺寸比;较大的阳离子显示较低的转移自由能。在有机相中存在1，10-菲咯啉时，转移自由能的顺序被逆转。我们设计了一个转移过程的热力学循环，并通过从头计算得出结论，在phen的存在下，转移的自由能是由PHEN/M $^{+}$复合物的稳定性，这解释了从理论的角度来看，观察到的趋势。
1997-09-09 physics.chem-ph
tmQM-RDF Dataset: a Knowledge Graph Representing Transition Metal Complexes
Integreat – Norwegian Centre for Knowledge-Driven Machine Learning（Integreat – 挪威知识驱动机器学习中心）；University of Oslo – Department of Mathematics（奥斯陆大学数学系）；Hokkaido University – Institute for Chemical Reaction Design and Discovery (WPI-ICReDD)（北海道大学化学反应设计与发现研究所（WPI-ICReDD））；University of Oslo – Department of Chemistry（奥斯陆大学化学系）；Bielefeld University – Center for Cognitive Interaction Technology（比勒费尔德大学认知交互技术中心）
tmQM-RDF数据集通过构建知识图谱，为过渡金属配合物的研究提供丰富的定量和定性信息，支持高效的分析和处理任务。
2026-02-06 physics.chem-ph
Effective Hamiltonian Crystal Field for Magnetic Interactions in Polynuclear Transition Metal Complexes. Sequential Derivation and Exemplary Numerical Estimates
由此，我们将1992年致力于计算第一过渡金属行配位化合物d-壳层中壳层内激发的工作扩展到多核类似物，从而确保描述几个开放d-壳层和这些壳层中有效自旋的磁相互作用。这是一项具有挑战性的任务，因为它需要提高ca的精度。1000 cm $^{-1}$（用已经很成功的EHCF方法描述单d壳层的激发能）与ca. 10 $÷$ 100 cm $^{-1}$表征重新定向自旋所需的能量，即最终重定向两个数量级。这是在与EHCF方法相同的范例中执行的：McWeeny群函数近似和Löwdin分区技术的协调使用。这些应用开发的d-系统的多核配合物，由几个d-壳，包括属于不同的过渡金属离子的d-壳之间的交换参数的工作公式的有效描述。这些公式在软件包kramers中实现，并针对一系列具有$μ$ -氧超交换路径的三价Cr和Fe阳离子的双核络合物进行测试，以确认因化学取代和组成和结构的其他细节而不同的化合物的交换参数的系列值的趋势的再现性。计算结果与现有的实验数据和其他理论方法是在一个合理的协议。
2013-03-24 physics.chem-ph
Ultrafast spin-flip dynamics in transition metal complexes triggered by soft X-ray light
阿秒物理学的最新进展提供了在其内在时间尺度上的价电子和芯电子的相关运动的访问。对于价激发，与电子自旋相关的过程通常由核运动驱动。对于核心激发态，其中核心空穴具有非零角动量，自旋轨道耦合足够强以在短得多的时间尺度上驱动自旋翻转。在这里，前所未有的短自旋交叉驱动的自旋-轨道耦合证明了L-边缘（2 p $\rightarrow$ 3d）激发态的原型Fe（II）配合物。它发生在一个时间尺度上，这是快于核心空穴寿命约4~fs。对这些现象的详细分析将
2016-08-17 physics.chem-ph quant-ph
Excited-State Solvation Structure of Transition Metal Complexes from Molecular Dynamics Simulations and Assessment of Partial Atomic Charge Methods
本文研究了$\mathrm{[Ru(bpy)_3]^{2+}}$、$\mathrm{[Fe(bpy)_3]^{2+}}$、$\mathrm{[Fe(bmip)_2]^{2+}}$和$\mathrm{[Cu(phen)_2]^{+}}$的激发态溶质和溶剂化结构（bpy= 2，2 '-吡啶; bmip= 2，6-双（3-甲基-咪唑-1-亚基）-吡啶; phen=1，10-邻菲咯啉）过渡金属配合物（TMCs）的溶质-溶剂径向分布函数（RDFs），并评估一些最流行的部分原子电荷（PAC）方法通过分子动力学（MD）模拟获得这些RDFs。为此，我们比较经典的MD的冻结溶质在水和乙腈（ACN）与量子力学/分子力学玻恩-奥本海默分子动力学（QM/MM BOMD）模拟。计算的RDFs表明，一个合适的PAC方法的选择取决于金属的配位数，配体的齿数，和溶剂的类型。发现这种选择对水的敏感性低于ACN。此外，对于表现出自由直接配位位点的TMC，如$\mathrm{[Cu(phen)_2]^{+}}$，应仔细选择PAC方法。这项工作的结果表明，快速经典的MD模拟与ChelpG/RESP或CM 5 PAC可以产生RDFs接近QM/MM MD获得的RDFs，从而提供可靠的溶剂化结构的TMC使用，例如在散射数据的分析。
2018-12-21 physics.chem-ph
Computing Exchange Coupling constants in Transition metal complexes with Tensor Product Selected Configuration Interaction
本文比较了TPSCI与DMRG在六个过渡金属配合物中计算交换耦合常数的表现，发现TPSCI虽因团簇态截断能量略高，但J值误差在10-30 cm⁻¹内，并指出需改进截断方案以发挥其潜力。
2025-08-18 physics.chem-ph quant-ph
Ligand Additivity and Divergent Trends in Two Types of Delocalization Errors from Approximate Density Functional Theory
尽管密度泛函理论（DFT）被广泛使用，但其预测精度受到离域误差的阻碍，特别是对于相关系统，如过渡金属配合物。已经开发了两种互补的调谐策略来减少离域误差：消除相对于电荷添加或移除的全局曲率，以及计算线性响应Hubbard U作为固定电荷下金属中心处的局部曲率的度量，并将其应用于DFT+U框架中的过渡金属络合物。我们调查的离域误差的两个措施之间的关系，因为我们操纵的配位体场强通过改变强场配体的数量在一系列的杂配配合物或几何约束的金属配位体键长在均配八面体配合物。我们表明，在这些套配合物与不同的配位场，一般存在一个逆关系之间的全球和当地的曲率。我们发现，两个措施的离域配体取代的影响是典型的添加剂，但这两个数量很少重合。配体加和性的观察表明，有机会评估错误的homoleptic配合物，以推断校正较低的对称性配合物。
2022-04-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Theories of phosphorescence in organo-transition metal complexes - from relativistic effects to simple models and design principles for organic light-emitting diodes
本文综述了环化配合物的磷光理论。我们主要关注假八面体配位的$t_{2g}^6$金属（例如，[Os（II）（bpy）$_3$ ] $^{2+}$、Ir（III）（ppy）$_3$和Ir（III）（ptz）$_3$），由于详细探索的原因，这些显示出特别强的磷光。我们讨论了第一原理方法和半经验模型，例如，配位场论。我们表明，这些一起提供了一个清晰的理解，特别是最低能量的三重态激发，T $_1$的电子物理学。为了建立一个好的模型，需要考虑相对论效应。自旋轨道耦合的作用是众所周知的，但标量相对论效应也很大，因此也被引入和讨论。没有专门知识在狭义相对论或相对论量子力学是假定和教学介绍这些问题。结果表明，一旦标量相对论效应和自旋轨道耦合，含时密度泛函理论（TDDFT）提供了定量准确的预测的磷光有机过渡金属配合物中的T $_1$的子态的辐射衰减速率。我们描述了伪角动量模型，并表明，它再现了关键的实验结果。例如，这个模型提供了一个简单的解释的相对辐射率的子状态的T $_1$，不同的数量级。特别强调的是放在材料与潜在的应用程序作为活性物质在有机发光二极管（OLED）和原则的设计新的配合物的基础上提供的见解的理论审查。我们讨论了剩余的理论挑战，其中包括加深我们对溶剂效应的理解，以及至关重要的是，理解和预测非辐射衰变率。
2015-01-26 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
How Accurately Can We Describe Spin Crossover?
University of Florida（佛罗里达大学）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）
本研究通过逆向工程实验转变温度，拟合LC-$\omega$PBE泛函的范围分离参数，系统获取自旋交叉能量，并评估了泛函差异、参数敏感性和耦合簇方法的影响。
2026-09-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Many-body Expansion Based Machine Learning Models for Octahedral Transition Metal Complexes
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出一种基于多体展开（MBE）的分子图特征化方法，通过调整MBE截断阶数来捕获立体异构体信息，结合核岭回归和神经网络，显著提升了八面体过渡金属配合物自旋分裂能和前线轨道能隙的预测精度与泛化能力。
2024-10-12 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.chem-ph
Ultrafast carbon monoxide photolysis and heme spin-crossover in myoglobin via nonadiabatic quantum dynamics
肌红蛋白的光吸收触发双原子配体光解和铁（II）的自旋交叉跃迁，引发蛋白质构象变化。光解和自旋交叉反应在飞秒时间尺度上同时发生。这些反应的微观起源仍然存在争议。在这里，我们应用量子波包动力学来阐明血红素-一氧化碳（血红素-CO）复合物的超快光化学机制。我们观察到Fe-CO键距的相干振荡，周期为42 fs，振幅为$\sim$ 1 μ m。这些核运动诱导明显的几何重组，这使得CO离解不可逆。该反应最初由对称性破缺振动主导，诱导电子从卟啉转移到铁。随后，波包在$\sim$ 75 fs弛豫到三重流形，在$\sim$ 430 fs弛豫到五重流形。我们的研究结果突出了核心作用的原子核振动的超快光动力学的有机金属配合物的起源。
2018-11-16 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
An Anderson Impurity Model for Efficient Sampling of Adiabatic Potential Energy Surfaces of Transition Metal Complexes
我们提出了一个模型，旨在快速采样的第一行过渡金属活性位点的基态和激发态势能面。该方法计算成本低，适合于动力学模拟，其中（1）绝热状态需要“即时”和（2）非绝热状态之间的电子耦合的主要来源是3d电子之间的微扰自旋轨道相互作用。我们开发的模型哈密顿量是安德森杂质模型的变体，并通过基于大值的d-d库仑相互作用U_{d}和Lanczos矩阵对角化例程的物理动机基组减少来求解特征值来实现效率。模型参数的约束拟合的偏态密度（PDOS）从从头计算密度泛函理论计算。对于我们的模型的一个特定的应用，我们专注于电子转移发生在钴离子之间的铵溶剂化，将配置两种金属离子的多重态之间的相互作用。我们证明了该方法的能力，有效地计算绝热势能面和电子耦合因子，我们已经计算比较以及以前的计算和实验。
2004-06-09 physics.bio-ph physics.chem-ph
The BOS-TMC Dataset: DFT Properties of 159k Experimentally Characterized Transition Metal Complexes Spanning Multiple Charge and Spin States
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
BOS-TMC数据集包含159k个实验表征的过渡金属配合物的DFT性质，涵盖多种电荷和自旋状态，通过迭代方法确定电荷并计算自旋依赖的原子化能，为机器学习和DFT基准提供高保真基础。
2026-04-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Buckyball-metal complexes as promising carriers of astronomical unidentified infrared emission bands
本文通过实验室光谱与密度泛函理论计算提出气相[C60-Metal]+可解释多项未证认天文红外发射带。
2022-07-21 astro-ph.GA astro-ph.IM physics.atm-clus
Active Learning Exploration of Transition Metal Complexes to Discover Method-Insensitive and Synthetically Accessible Chromophores
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
具有地球上丰富的过渡金属的过渡金属发色团是它们在照明和无毒生物成像中的应用的重要设计目标，但是它们的设计受到同时具有在可见光区域中的最佳目标吸收能量以及明确的基态的络合物的稀缺的挑战。机器学习（ML）加速发现可以通过筛选更大的空间来克服这些挑战，但受到ML模型训练中使用的数据保真度的限制，这些数据通常来自单个近似密度泛函。为了解决这个问题，我们在23个密度泛函近似的雅各布阶梯的多个梯级之间的预测中寻找共识。为了加速发现具有可见光区吸收能量的复合物，同时最大限度地减少MR特征，我们使用2D有效的全局优化从数百万个复杂空间中采样候选低自旋发色团。尽管稀缺（即，约0.01%）的潜在发色团，我们鉴定出具有高可能性的候选物（即，> 10%）的计算验证，因为ML模型在主动学习过程中得到了改进，这意味着发现速度加快了1,000倍。利用含时密度泛函理论计算了有希望的发色团的吸收光谱，结果表明2/3的候选化合物具有理想的激发态性质。观察到，从我们的领导组成配体已经表现出有趣的光学性质在文献中证实了我们的建设一个现实的设计空间和主动学习方法的有效性。
2022-09-15 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.chem-ph
Comparative Density Functional Theory Study of Magnetic Exchange Coupling in Di-nuclear Transition Metal Complexes
本研究评估了多种密度泛函近似在预测七种双核过渡金属配合物磁交换耦合J时的准确性，发现SCAN和r$^2$SCAN meta-GGA表现优于或等同于杂化泛函，为MCTMs磁性单元的DFT评估提供了重要参考。
2023-03-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Analytical theory for the crossover from retarded to non-retarded interactions between metal plates
在两个表面之间建立的范德华力在许多现象中起着核心作用，例如粘附或摩擦。然而，这种力对板块间分离距离的依赖性是非常复杂的。两个广泛不同的非弱智和弱智制度是众所周知的，但这些传统上已分别研究。对重要的实验可及的交换机制知之甚少。在这项研究中，我们提供了两个板之间的范德华力的解析近似，插值之间的短距离和长距离的行为，并提供了新的见解在有限温度下从伦敦到卡西米尔力的交叉。在短距离下，当非延迟相互作用占主导地位时，我们对介电响应的Drude和Lorentz模型的Hamaker常数采用了一个非常精确的简化近似。我们应用我们的解析表达式研究金属板之间的力，并观察到非常好的协议与精确的数值计算结果。我们的研究结果表明，带间跃迁的贡献仍然是重要的，在实验上可访问的制度几十纳米的几种金属，包括金。
2022-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
