近日,针对现有基于分子基态的能量分解分析方法(EDA)方法不能应用于激发态分子体系研究的短板,苏培峰教授课题组发展了用于含激发态的分子间相互作用体系的能量分解分析方法(GKS-EDA(TD))。相关成果发表在Phys. Chem. Chem. Phys.,2023, 25, 18139。
该方法将含时密度泛函理论(TDDFT)和广义Kohn-Sham理论能量分解分析(GKS-EDA)方法相结合,基于TDDFT的计算结果,将EDA中的各个能量分项表示为所有单激发行列式对该能量分项贡献的线性组合。GKS-EDA(TD)方法将单激发分子间相互作用体系的相互作用能被分解为静电项、交换-排斥项、极化项、相关项和色散项。该方法可以用于探讨各种激发态模式(局域激发,电荷转移激发,混合激发模式)分子间相互作用的本质,也可以通过对垂直激发能的进一步分解理解单体轨道相互作用与激发能分项之间的关系。除了PCCP论文里面的例子外,该方法已经应用于各种常见中等体系分子间相互作用的本质研究,揭示不同几何构型不同激发态的变化规律。如下图所示,基态(S0)和第一(S1),第二激发态(S2)中Waston-Crick构型的AT碱基对相互作用的本质截然不同:激发态S1中,静电相互作用不再占主导,电子相关反而起着最重要的作用。
GKS-EDA(TD)方法和程序主要由已毕业的2017级博士生唐振完成(现为深圳湾实验室博士后),测试和应用主要由2020级硕士生邵博孝进行。