文章编号：０４２７－７１０４（２０２３）０１－００１６－０９收稿日期：２０２２－１２－０５基金项目：国家自然科学基金（２１８７３０１９，２２１７３０２１）作者简介：宋国梁（１９７４—），博士，ｇｕｏｌｉａｎｇｓｏｎｇ＠ｆｕｄａｎ．ｅｄｕ．ｃｎ；李振华，教授，通信作者，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｚｈｅｎｈｕａ＠ｆｕｄａｎ．ｅｄｕ．ｃｎ“分而治之”方法构建复杂分子体系高精度势能面及应用宋国梁，李振华（复旦大学化学系，上海２００４３８）摘要：“分而治之”是处理复杂分子势能面的一种快速简洁方案。本文介绍了近年来本课题组在这一领域的方法研究进展及相关应用研究。在新的组装势能面算法和数据库支持下，我们将复杂大分子势能面计算量降低到Ｏ（Ｎ１～２）次方的标度，并且计算精度接近ＤＦＴ甚至ＣＣＳＤ（Ｔ）的水平。采用该方法，我们对两个不同的应用场景进行了测试。结果表明，高性能的组装势能面可以完成以往难以实现的大规模的分子结构搜索、稳定性分析以及新型分子结构设计等关键性任务。关键词：分而治之；复杂分子体系；势能函数；势能面中图分类号：Ｏ６－３９文献标志码：Ａ从头算方法可以提供媲美实验精度的分子结构、能量、性质以及反应通道的预测［１－３］，不过其高昂的计算代价（Ｏ（Ｎ４～７））使得其只能应用于中小分子体系。对于复杂的大分子体系，通常采用分子力场［４］或者半经验方法［５－７］进行计算，这些方法在速度上可以满足模拟要求但精度上仍缺乏普适性。严格的从头算方法在大体系中通常应用于ＯＮＩＯＭ方法［８］中，用于解决那些有明确反应中心的体系的大规模模拟问题。“分而治之”（ＤｉｖｉｄｅａｎｄＣｏｎｑｕｅｒ，ＤＣ）方法是另外一种处理方案［９－２７］。该方案中，大体系将被切割成小的区域，每个区域及其周围的虚拟环境进行独立计算，最后再进行整体拼装。这一方案主要针对那些反应中心不是特别明确或者根本无法区分反应中心的分子体系。２０００年以来，ＤＣ类方法的很多细分方法如ＦＭＯ［１０－１４］，ＩＦＭ［１５］，ＳＦＭ［１６］，ＥＥＭＢ［１７］，ＭＦＣＣ［１８－２０］，ＧＥＢＦ［２１－２４］，ＥＤＣ［２５－２７］等都在复杂的生物和材料领域取得了相当多的进展。从理论上看，ＤＣ方法将大体系切分为小的子体系（图１），这必然导致部分价键被切断，从而引发波函数在边界处的变异并进而影响电子密度和能量。为减小这种影响，最佳切分位置尽量选择在相...
