专家介绍：
申请者及其学生在非含时量子动力学理论方法发展方面已做了10余年的努力，发表了十几篇SCI论文。近年来我们发表了在PBFC方法发展和氢转移反应的高效计算方面的标志性成果 [参见Paper I: Y. Ren and W. Bian*, J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 1824；Paper II: F. Wu, Y. Ren, W. Bian*, J. Chem. Phys., 2016, 145, 074309]。同时，我们最近在构建高精度电子激发态势能面和大规模并行化量子动力学计算基础上，提出了化学反应的范德华鞍的新概念 [参见W. Bian*, J. Cao*et al. Nature Commun. 8, 14094 (2017)]；发现一种CI-R（Conical Intersection-Regulated）中间体，揭示了其特殊的反应动态学作用和引起的两种新的反应机理[参见W. Bian*, K. Hickson*et al. Sci. Adv., 2019, 5 (4): eaaw0446]。
申请者在量子理论方法发展方面有长期的基础，曾在超球坐标和原子分子Schroedinger方程的直接求解方面取得了系统而创造性的成果,建立了CFHH-GLF和Gauss-CFHH-GLF理论方法,与邓从豪院士的其它成果一道获得了国家自然科学奖三等奖。
最近，申请人研究组利用所发展的PBFC-Lanczos方法，对在认识DNA碱基配对方面具有重要意义的10原子甲酸二聚体双氢迁移体系开展了量子动力学理论研究，获得的不同同位素取代下的基态隧穿分裂等结果与现有实验吻合很好，明显优于前人的计算结果；还考察了选模激发对其隧穿速率的影响[参见J. Phys. Chem. A 2020, 124, 6536; Front. Chem. 2019, 7, 676]。我们还发展了PBFC方法，对氘代亚乙烯基异构反应开展了大规模的高精度量子动力学计算，所得结果与美国Neumark研究组最近在Science发表的cryo-SEVI光谱实验值吻合很好，且首次报道了氘代亚乙烯基的振动态隧穿分裂[参见Bian* et al. J. Chem. Phys. 2020, 153, 054309]。
在Paper I中，我们提出了有效的方法，并首次实现了对分步双氢转移反应的选模隧穿分裂的精确全维量子计算。其中我们通过比较表明，我们发展的方法和计算有自身特色且计算效率大大提高，优于相关国际著名研究组的工作（包括美国Bowman(Emory-Univ.)，英国Tennyson(Univ. College London)和加拿大Carrington(Univ. of Montreal)等研究组)。我们成功实现了超过200万维矩阵的大规模并行计算，而上述国外研究组的方法还不能做到。我们通过计算获得了对隧穿增强的双氢转移反应的新认识，为对更大体系进行量子动力学计算打下了基础，受到国内外同行的好评；例如，国际量子分子科学院院士, 美国著名的量子动力学专家Bowman教授在2015年国际量化大会的大会报告中对申请者的这个工作给予了好评。这个工作也得到审稿人很高评价，可望成为这个领域的基准性工作, 也得到了欧美著名学者在Science、JPC-Lett、JPC等刊物的引用。
J.Phys.Chem.Lett.审稿人评价:
“This is a spectacular paper. At last, the correct story about acetylene-vinylidene
isomerization is being told. The high-level calculations are of record-breaking size,
accuracy, and demonstrated convergence. Exceptional convergence is needed to capture accurate tunneling splittings, which are the key observable features related to eventual spectroscopic detection ……”
在Paper II中，我们进一步对丙二醛隧穿异构体(MA)开展了全维(21维)的量子力学计算研究，通过我们编写的程序成功实现了180亿维超大矩阵的大规模并行计算，计算得到了精确的基态隧穿分裂和ZPE。这种对21维体系采用非含时方法的研究文献中还未见报导，曾被国外学者认为是不可能做到的，因此在方法发展方面有重要意义。其中，我们的PBFC方法起了关键作用，将达到收敛所需的基组规模降低了6至11个数量级。文献上美欧研究组 (包括德国Meyer组和Manthe组，美国Bowman组和英国Althorpe组)对MA隧穿分裂的全维计算均使用了含时方法; 与之相比，我们的非含时方法在精度、效率等方面有优势[参见Paper II]。该计算效率显示出可能实现对更大体系非含时量子动力学计算的前景。我们还对中激发态隧穿分裂开展了计算研究，揭示了振动激发对隧穿分裂的影响。
此外，申请者在化学反应势能面的构建方面取得了一系列重要成果。代表性工作是，申请者带领课题组经多年努力构建了H+SiH4反应的12维高精度从头算势能面(能同时描述抽取和交换反应)[ Cao, Zhang, Zhang, Liu, Wang, W. Bian*, Proc. Natl. Acad . Sci. U.S.A. 2009, 106, 13180-13185]，且在该势能面上开展了态-态动力学计算并在原子水平揭示出若干新的反应机理。
边文生
北京市
研究领域：
储能,新材料,石油炼制,石油化工,精细化工,生物医药
研究方向：
大气、燃烧和激光化学。 PBFC量子动力学理论方法和程序发展。 超冷分子体系的制备和机制。 量子化学和分子反应动力学理论计算。 非共价相互作用和催化反应的调控。
所在单位：
中国科学院化学研究所
