Spin-blockade effect and coherent control of DNA-damage by free radicals: a proposal on bio-spintronics
研究了OH自由基与DNA分子自旋三重态相互作用的相干控制。建立了分子自旋单重态-三重态共振的模型哈密顿量。我们说明，在DNA分子中的自旋三重态可以有效地填充，作为自旋注入率可以被调谐到的数量级大于由于有机分子中的小自旋轨道耦合的衰变率。由于OH自由基的寿命为纳秒级，注入的自旋三重态诱导的非平衡自由能垒在室温下持续约1微秒以上，可以有效地阻止初始的夺氢和DNA损伤。为了直接证明自旋阻滞效应，部署了基于{ \em ab-initio} Car-Parrinello分子动力学的分子模拟。
2011-12-12 physics.bio-ph physics.chem-ph
From building blocks of proteins to drugs: A quantum chemical study on structure-property relationships of phenylalanine, tyrosine and dopa
采用密度泛函理论和从头算方法研究了羟基取代对左旋多巴（或左旋多巴）与天然氨基酸苯丙氨酸和酪氨酸的理化性质的影响。左旋多巴是治疗帕金森病的重要药物，与氨基酸具有结构同源性，其结构仅在苯基侧链的OH取代上有所不同。结果表明，芳香族分子的主链几何构型没有表现出明显的OH依赖性差异，但它们的其他分子水平性质，如分子的偶极矩、电子性质和芳香性，却发生了显著的变化.核心结合能谱表明，发生修饰的原子位点表现出较大的能量位移，以适应分子内化学环境的变化。分子中修饰的C 1 s位点的结合能移动多达1.8 eV，而它们的O 1 s光谱中的电子变化发生在更高的能量区域（约1.5 eV）。536eV）。价态光谱提供了对芳香族分子的反应性和化学性质的更深入的了解。OH基团对化合物价电子能谱的影响主要集中在<16 eV的能带，在该能带中，前线分子轨道显示出从氨基酸到L-多巴的大量重组和能量转移。在这三种分子中，L-多巴也具有最小的HOMO-LUMO能隙，这可以很容易地解释其作为药物化合物的前活性。此外，核独立化学位移计算表明，左旋多巴也有更多的芳香性功能比氨基酸。因此，OH基团在形成L-多巴的物理化学性质方面发挥更突出的作用，这显著提高了其药物效力。
2014-01-08 physics.chem-ph
Molecule-specific Uncertainty Quantification in Quantum Chemical Studies
通过求解电子薛定谔方程来改变核坐标，就可以得到玻恩-奥本海默势能面。该表面是电子基态和激发态化学过程的几乎所有理论研究（包括分子结构预测、反应机理阐明、分子性质计算、量子和分子动力学）的关键起点。电子结构模型的目的是在一个足够准确的近似这个表面。因此，它们已成为理论和计算化学、分子物理学和材料科学的基石。在这项工作中，我们详细介绍了近似电子结构模型的一般特征，如准确性，可转移性和普遍适用性，以达到未来发展的角度，其中先锋已经到达。我们的核心主张是，如果要有信心地得出客观的结论，那么对化学现象有意义的量子力学预测需要每个电子结构计算的系统特定的不确定性信息。
2021-12-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Formal O(N3) scaling GW calculations by block tensor decomposition for large molecule systems
Xiamen University（厦门大学）
本研究通过块张量分解方法实现了大分子系统中O(N³)缩放的GW计算，优化算法参数并验证了其在大规模系统中的可行性。
2025-12-24 physics.chem-ph physics.comp-ph
Uncertainty quantification for predictions of atomistic neural networks
定量地探讨了不确定性量化对训练好的神经网络（NN）预测量子化学参比数据的价值。为此，对PhysNet NN的架构进行了适当的修改，并使用不同的指标对所得模型进行了评估，以量化校准、预测质量以及预测误差和预测不确定性是否相关。在QM 9数据库上训练和评估分布内外测试集的数据的结果表明，误差和不确定性不是线性相关的。结果澄清，噪音和冗余复杂的性质预测的分子，即使在这种情况下的变化-例如双键迁移在两个其他相同的分子-是小的。然后将该模型应用于一个真实的互变异构反应数据库。结合其他参数对特征空间中成员间距离的分析表明，训练数据集中的冗余信息会导致大的方差和小的误差，而相似但不特定的信息的存在会返回大的误差但小的方差。这是，例如，观察到含硝基的脂肪链，虽然训练集包含几个硝基与芳香分子结合的例子，但预测是困难的。这强调了训练数据组成的重要性，并提供了对这如何影响ML模型预测能力的化学见解。最后，提出的方法可以用于基于信息的改进化学数据库的目标应用，通过主动学习优化。
2022-07-21 physics.chem-ph stat.ML
Noise and Thermodynamic Uncertainty Relation in "Underwater" Molecular Junctions
我们确定了嵌入在热环境中的金属-分子-金属结中的零频率充电电流噪声，例如，溶剂，由经典主方程描述的顺序电荷传输主导，并研究其对特定模型参数的依赖性，即，环境重组能和松弛行为。有趣的是，经典电流噪声项与其量子模拟物具有相同的结构，这反映了由于桥接分子而产生的电荷相关性。我们进一步确定的热力学不确定性关系（TUR），它定义的平均充电电流，其波动和熵产生的电化学结中的马库斯政权之间的关系的约束。在第二部分中，我们使用相同的方法来计算电流噪声和TUR的原型光电池，以预测其上限的能量转换成有用功的效率。
2022-10-31 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Predicting small molecules solubilities on endpoint devices using deep ensemble neural networks
University of Rochester（罗切斯特大学）
本文提出一种运行在无服务器静态网站上的深度学习模型，用于预测小分子水溶性，兼顾了预测不确定性量化与易用性，并取得了令人满意的结果。
2024-03-07 cs.LG physics.chem-ph
Systematic study and uncertainty evaluation of $P,T$-odd molecular enhancement factors in BaF
电子电偶极矩（eEDM）的测量值大于粒子物理学的标准模型（SM）预测的值，预计将对SM之外的物理研究产生巨大影响。含有重元素的极性双原子分子对宇称（$P$）和时间反演（$T$）违反现象（如核子和电子之间的eEDM和标量-赝标（S-PS）相互作用）的敏感性增强，因此是有希望的测量候选者。NL- \textit{e} EDM合作正在准备一项实验，以测量冷BaF分子慢束中的eEDM和S-PS相互作用[Eur. J. D，72，197（2018）]。准确了解电子结构参数，$W_d$和$W_s$，连接eEDM和S-PS相互作用的可测量的能量变化是至关重要的解释这些测量。在这项工作中，我们使用有限场相对论耦合团簇方法计算的$W_d$和$W_s$参数在基态的BaF分子。特别注意提供一个可靠的理论不确定性估计的基础上调查的基组，电子相关性，相对论效应和几何形状。我们推荐的两个参数值（包括保守的不确定性估计）为：$W_d$的$\pm$ $0.12 \times 10^{24}\frac{\text{Hz}}{e\cdot \text{cm}}$为3.13，$W_s$的$\pm$为0.12 kHz。
2021-05-03 physics.atom-ph physics.chem-ph
Parallel, linear-scaling building-block and embedding method based on localized orbitals and orbital-specific basis sets
我们提出了一种新的线性标度方法的能量最小化步骤的半经验和第一性原理Hartree-Fock和Kohn-Sham计算。它是基于自洽计算的最佳本地化轨道的任何本地化方法的选择和使用轨道特定的基组。一个大分子的全部定域轨道可以看作是一个轨道镶嵌图，其中每个镶嵌块都是由几个定域轨道组成的。轨道镶嵌计算出一组嵌入式集群的伪本征值耦合方程，解决了积木式自洽的方式。在每次迭代中，嵌入的簇方程彼此独立地求解，因此，该方法在高水平的计算上是并行的。除了完整的系统计算，该方法能够执行更简单，要求更低的嵌入式集群计算，其中只有一小部分的本地化分子轨道是可变的，而其余的被冻结，利用一个给定的本地化方法的本地化轨道的可转移性相似的分子之间。用扩展的Huckel哈密顿量计算了聚环氧乙烷大分子和三维一氧化碳团簇的单点能。
2004-07-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.chem-ph
Uncertainty Estimation for Molecules: Desiderata and Methods
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
针对图神经网络在分子力场分布外预测的不确定性估计问题，本文提出六项理想标准，并基于高斯过程提出局部神经核（LNK）方法，在满足标准的同时显著提升了非平衡检测的准确率。
2023-06-20 cs.LG physics.chem-ph physics.comp-ph
C$_{60}$ building blocks with tuneable structures for tailored functionalities
本研究利用第一性原理计算表明C$_{60}$富勒烯分子可构建具有独特对称性的准二维和3D范德华晶体，通过分子排列与晶格对称性的相互作用实现能带隙和光学性质的可调性，为功能材料理性设计提供了潜力。
2025-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Parity and time-reversal symmetry violation in diatomic molecules: LaO, LaS and LuO
本研究针对LaS、LaO和LuO双原子分子，采用相对论性四分量耦合簇方法计算多种对称性破缺效应的分子增强因子，评估得到约7%的总不确定度，并关联了高能级相关相互作用。
2024-04-30 physics.atom-ph physics.chem-ph
Spectroscopic Studies of Some Diatomic Molecules using Spectrum Generating Algebra Approach
对于任意值的n和l量子数，利用SU（1，1）谱生成代数（SGA）方法给出了具有赝谐势的三维Schrodinger波动方程的解.得到了显式的束缚态能量和本征函数。矩阵元素r2和r d/dr直接从产生和湮灭算子获得（以封闭形式）。此外，还得到了双原子分子（O_2，I_2，N_2，H_2，CO，NO，HCl，CH，LiH，ScH，TiH，VH，CrH，MnH，TiC，NiC，ScN，ScF，Ar_2）在任意n和l量子数下的r ~ 2和p ~ 2的期望值以及海森堡测不准积（HUP）.所得结果与文献中的结果非常吻合。它也表明，HUP服从所有考虑的双原子分子。
2011-05-11 math-ph math.MP physics.chem-ph
