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量化计算方法是否包含电子相关

发布时间:2023-05-31 12:39:10

㈠ 模型和计算方法

由于物质分子通常包含有不止一个电子,所以求解分子的定态Schrodinger方程时,就会遇到一个难解的多体(J.A.Tossell and D.J.Vaughan,1992;唐敖庆等,1979;江逢霖,1987)问题。量子地球化学吸取了量子化学、理论固体物理学的新成果,使得求解复杂物质的Schrodinger方程成为可能。从1927年Heitler和London首先近似解出氢分子的量子力学方程,到20世纪70年代末,量子化学、理论固体物理学计算方法的研究工作基本完成,80年代计算软件陆续问世,但其计算方法仍是量子化学和理论固体物理学的主要研究领域之一。有关详细的计算方法请参考相关学科的专门着作。在这里仅简要概述有关量子地球化学研究中所涉及的主要计算方法的纲要。

求解Schrodinger定态方程,首先是选择物理模型和适合的计算方法。

物理模型可分为非局域(delocalized)和局域(localized)两大类:前者是将周期性结构的固体作为整体处理,属于无限分子模型,并用离子晶格(点阵)理论和能带理论进行模拟计算;后者则是将结晶固体视为由许多分子簇(molecular clusters)所组成,选择有限的分子簇来代表所研究的矿物的性质,如选取SiO4代表石英模型,为有限分子簇模型。非局域模型主要用于固体物理学的计算中。由于地球化学系统物质的复杂性,量子地球化学主要以局域有限分子簇模型进行计算研究,以减少计算中所处理的电子的个数,简化计算。

在局域有限分子模型下,用以描述电子系统的方法有三大类方法体系,一类为独立电子近似法(Independent Electron Approximation IEA),另一类为局部交换能量法(Xα),第三类为相关波函数法(Correlated Wave Functions,CWF)。在量子地球化学的研究中,独立电子近似法和交换势能法(MS-Xα)应用较广,其精度一般可满足地球化学研究的需要。但对于一些精度要求较高的量子地球化学研究则需采用相关波函数法进行较为精确的计算。

(1)独立电子近似法(IEA)

独立电子近似法是应用鲍林不相容原理,以单个电子波函数的积来替代体系中的多电子波函数,以解决难解的多体问题。它假定每一个电子是在原子核和其他电子的平均电荷密度所产生的势场中运动。在量子力学中,这种单电子的运动状态可由Hartree-Fock方程来描述:

地球化学原理与应用

式中:F为哈密顿算符;ε为单个电子的能量本征值;ψi为描写第i个电子运动状态的波函数。

这样就把一个N电子体系的多体电子问题,简化为若干个单电子Hartree-Fock方程问题。求解单电子Hartree-Fock方程比求解一个N电子的定态Schrodinger方程要容易得多。

在进行了Hartree-Fock近似之后,可根据研究精度的要求而选取求解Schrodinger方程的解的方法,主要有严格、精确的Ab Inito Hartree-Fock法(也称为从头计算法)和简化近似计算方法,如全略微分重叠法(CNDO)和间略微分重叠法(INDO)。

Ab Inito Hartree-Fock计算严格、结果精确,但同时也难解、费时。Ab Inito Hartree-Fock法是首先选取一组波函数作为基组(basis set)来表示这些原子轨道,然后用自洽场(SCF)的方法求解出Schrodinger 方程的解,从而获得描述所研究的物质分子的电子结构的波函数ψ。由从头计算法得到的可直接与实验结果相比较的量,有轨道能量和体系总能量,所以由从头计算法可以直接获得被研究对象的游离电势、分子的平均几何构型、化学反应的势能面以及紫外与可见光谱的谱带位置等。虽然,从头计算法具有计算严格、结果精确的特点,但是,由于从头计算法中有大量的中心积分计算,其计算量大得惊人,难解耗时。因而,在量子地球化学研究中,在不失去基本准确性的情况下,亦谋求一些简化的近似计算方法,如CNDO法和INDO法。

CNDO法是在解方程中作零微分重叠,即只按最简单方式引进电子-电子排斥能,而对两个具有平行或反平行自旋的电子间实际存在的相互作用未予以适当考虑。CNDO法虽然大大地简化了计算,但其所得的结果较为粗糙(J.A.Tossell and D.J.Vaughan,1992)。INDO法是CNDO法的改进方法,其保留了单中心积分中的单原子微分重叠,而略去了其他微分重叠。这样使得 INDO 法既提高了结果的可靠性而又不增加太多的计算工作量。CNDO法和INDO法对只包含轻原子的小分子和大分子计算结果均很成功,但对包含重原子(例如过渡元素、稀有元素)的分子或晶体的计算结果不佳。

(2)局部交换能量法(Xα)

局部交换能量法是定量、半定量地考虑电子的交换作用能的统计平均方法。其计算工作量低于Ab Inito法,高于CNDO方法,以Muffin-Tin平均分子(唐敖庆等,1979;江逢霖,1987)分别求解Schrodinger方程应用较广,也称为MS-Xα法。MS- Xα主要应用于对称性高的分子,计算结果十分令人满意,如

,CH4等对称性高的分子。

(3)波函数法(CWF)

用相关波函数法求解定态Schrodinger方程,所得的结果在局域(localized)有限分子簇模型计算方法中是精度最高的。主要有组态相互作用(CI)和多体微扰理论(MBPT)。CI是目前计算相关能的主要方法。CI是把波函数按组态展开,而把组态函数按激发程度分类,在具体计算时,由于无法展开到包含很高激发程度的组态函数,三重激发以上的组态函数都被忽略(唐敖庆等,1979;江逢霖,1987)。

㈡ 有关量子化学计算

原子轨道通常是斯莱特型轨道,径向波函数可以表示成R'(r)exp(-Cr),它的最大缺点是不易积分。如果表示成高斯型轨道[径向波函数可和改以表示成R'(r)exp(-Cr^2)]的组合,用计算机求积分就容易得多唤迟判。用不同的高斯型轨道表示斯莱特型轨道就产生了不同的基组。
基组实际上就是近似表示原子轨道的方法,因而是构成波函数的基础,如果把计算方法看作是薛定谔方程中的哈密顿算符,那就能认为基组决定了方程里的波函数。基组所表示的波函数是计算方法的运算对象,没有基组就没有量子化学意旦物义上的波函数。
因此,在量子化学里,同时具备了方法和基组才是完整的模型化学。

㈢ 量化交易是什么

量化交易是指以先进的数学模型替代人为的主观判断,利用计算机技术磨氏族从庞大的历史数据中海核燃选能带来超额收益的多种“大概率”事件以制定策略,极大地减少了投资者情绪瞎弊波动的影响,避免在市场极度狂热或悲观的情况下作出非理性的投资决策。

㈣ 二氧化硫的孤对电子数如何

SO2是平面V形分子。S原子最外层有6个电子,有2对和2个单电子。与O生成SO2以后,S原子分别用2个单电子和2个O原子成键(西格玛键),然后S的1对电子分别与2个O原子的另一个电子形成4电子3中心的大π键。只余下1对孤对电子。
公式1/2*(a-xb)
a------中心原子的价电子数
如S的价电子是6
b------配位原子的孤电子
如O的孤电子是2
x------是孤电子数目
如O的孤电子数目是2
由此可知SO2的孤对电子数是1

㈤ 量子化学的计算方法

主要分为:①分子轨道法(简称MO法,见分子轨道理论);②价键法(简称VB法,见价键理论)。以下只介绍分子轨道法,它是原子轨道对分子的推广,即在物理模型中,假定分子中的每个电子在所有原子核和电子所产生的平均势场中运动,即每个电子可由一个单电子函数(电子的坐标的函数)来表示它的运动状态,并称这个单电子函数为分子轨道,而整个分子的运动状态则由分子所有的电子的分子轨道组成(乘积的线性组合),这就是分子轨道法名称的由来。 开壳层体系是指体系中有未成对的电子(即有的壳层未充满)。描述开壳层体系的波函数一般应取斯莱特行列式的线性组合,这样,计算方案就将很复杂。然而对于开壳层体系的对应极大多重度(所谓多重度,指一个分子因总自旋角动量的不同而具有几个能量相重的状态)的状态(即自旋角动量最大的状态)来说,可以保持波函数的单斯莱特行列式形式(近似方法)。描述这类体系的最常用的方法是假设自旋向上的电子(自旋)和自旋向下的电子(β自旋)所处的分子轨道不同,即不限制自旋相反的同一对电子填入相同的分子轨道。这样得到的HFR方程称为非限制性的HFR方程,简称UHF方程。
原则上讲,有了HFR方程(不论是RHF方程或是UHF方程),就可以计算任何多原子体系的电子结构和性质真正严格的计算称之为从头计算法。RHF方程的极限能量与非相对论薛定谔方程的严格解之差称为相关能。对于某些目的,还需要考虑体系的相关能。UHF方程考虑了相关能的一小部分,更精密的作法则须取多斯莱特行列式的线性组合形式的波函数,由变分法求得这些斯莱特行列式的组合系数。这些由一个斯莱特行列式或数个斯莱特行列式按某种方式组合所描述的分子的电子结构称为组态,所以这种取多斯莱特行列式波函数的方法称为组态相互作用法(简称CI)。

㈥ 量化电平的计算公式或者计算方法

大概搭启卖猜你想了解的;
有一个要量化的模拟信号峰峰值电压<=5v,量化比特旁毁数是8bit,就是一字节宽度的二进制数据,那么一字节的二进制可表示0--255个数。先知逗假设模拟信号在单极性的 0--5v,要与0--255有对应关系,就是把5v分成255份,5/255=19.6mV。如果二进制数=5,那么其对应的模拟电压=19.6X5,反过来说,采样周期内模拟电压=98mV时,其量化数据=5;
先说这些,

㈦ 如何量化市场风险并计算可能的损失

市场风险是指由于各种不可控因素(如政治、经济、自然灾害等)导致资产价格、利率、汇率等波动,从而导致投资组合价值下降的风险。
对市场风险的量化和计算可采用以下方法:
1.历史模拟法:根据历史数据,以往的波动情况对未来的波动做出预测,并计算出投资组合的可能损失。
2.方差-协方差法:通过预测资产的年化收益率和标准差(波动率),然后确定它们之间的相关性来估亮源档计投资组合的风险。使用这种方法,必须考裂行虑资产间的相关性和波动率。
3.蒙特卡罗模拟法:根据给定的概率分布和相关性,模拟大量的随机路径,以模拟未来风险并量化损失。
4.常例限制法:直接使用风险限制,如VAR(价值风险)和TVAR(条件价值风险)等限制,对投资组合风险进行控制。
在计算组合损失时,可以根据不同的敬乱置信度,对可能的最大损失进行估计,例如通过计算VaR(价值风险)或TVaR(条件价值风险)来分析投资组合损失。这种方法可以帮助投资者评估不同的投资组合风险并选择最优的组合。

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