[發明專利]一種分子電子能量計算方法及系統

有效

• 申請號: 201810977922.6
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN110867218B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 王闊;黃玉洪;馬蕊英;柳偉
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
• 主分類號: G16C20/10
• 分類號: G16C20/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種分子電子能量計算方法，其特征在于，包括：

對待計算的分子體系所涉及的全部電子軌道進行編號，并根據所述分子體系的原子軌道截斷半徑計算所述全部電子軌道的二元編號序組A和四元編號序組B；

按照預設算法分別對所述二元編號序組A和所述四元編號序組B進行縮減，得到縮減后的二元編號序組A1和縮減后的四元編號序組B1；

根據所述分子體系的空間對稱信息，對所述四元編號序組B1進行縮減，得到縮減后的四元編號序組B2；

根據所述二元編號序組A1、三元編號序組D1和所述四元編號序組B2并行計算所述分子體系的電子交互積分、電子動能積分、電子核吸引積分和電子互斥積分，并將相應的積分計算值分別作為電子交互積分矩陣、電子動能積分矩陣、電子核吸引積分矩陣和電子互斥積分矩陣的部分矩陣元；其中，所述三元編號序組D1是根據所述二元編號序組A1計算得到的；

根據所述二元編號序組A1對應的積分計算值以及所述二元編號序組A與所述二元編號序組A1之間的映射關系數組C1，還原出所述電子交互積分矩陣和所述電子動能積分矩陣的全部矩陣元，并生成所述電子交互積分矩陣和所述電子動能積分矩陣；

根據所述三元編號序組D1對應的積分計算值以及對應的映射關系數組，還原出所述電子核吸引積分矩陣的全部矩陣元，并生成所述電子核吸引積分矩陣；

根據所述四元編號序組B2對應的積分計算值、所述四元編號序組B與所述四元編號序組B1之間的映射關系數組C2以及所述四元編號序組B1與所述四元編號序組B2之間的映射關系數組C3，還原出所述電子互斥積分矩陣的全部矩陣元，并生成電子互斥積分向量；

根據所述電子互斥積分向量、所述四元編號序組B以及所述四元編號序組B對應的數據結構BB，構造二維電子排斥矩陣；其中，所述數據結構BB包括：所述四元編號序組B的第一列元素、第二列元素，以及所述第一列元素和所述第二列元素在所述四元編號序組B中對應的位置編號；

根據預設的初始密度矩陣、Hamilton矩陣以及Fock矩陣，計算所述分子體系的密度矩陣，并根據所述分子體系的密度矩陣計算所述分子體系的電子性質及其他物理量；其中，所述Hamilton矩陣是根據所述電子動能積分矩陣和所述電子核吸引積分矩陣得到的，所述Fock矩陣是根據所述Hamilton矩陣和所述二維電子排斥矩陣得到的；

所述二元編號序組A1的生成過程包括：

S31.創建集合T1和集合T2；其中，所述集合T1初始為空集，所述集合T2中包括所述二元編號序組A的所有元素；

S32.對集合T2中的元素進行依次掃描，如果集合T1為空集，則將集合T2中第一個元素加入集合T1，并在集合T2中將第一個元素刪除；如果集合T1不是空集，且集合T2與集合T1中的元素之間滿足第一預設條件，則將集合T2中的相應元素刪除，并將集合T1中的每個元素在集合T1中的位置記錄進所述映射關系數組C1；其中，所述第一預設條件包括：數值相同且順序相反；如果集合T1不是空集，且集合T2與集合T1中的元素之間不滿足所述第一預設條件，則將集合T2的相應元素加入集合T1中，同時將相應元素從集合T2中刪除，并將相應元素在集合T1中的位置記錄進所述映射關系數組C1；

S33.重復執行步驟S32，直到集合T2變為空集為止，并將最后得到的集合T1作為所述二元編號序組A1。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述二元編號序組A的生成過程包括：

對所述分子體系中的所有原子按照原子核的X坐標、Y坐標以及Z坐標進行排序；

從所有原子中篩選出與每個第一原子對應的初選原子；其中，所述第一原子是所述分子體系中的任意一個原子，每個所述初選原子對應的X坐標、Y坐標和Z坐標與所述第一原子的X坐標、Y坐標和Z坐標之間的三個距離中，每一個距離均小于所述原子軌道截斷半徑；

對于每個所述第一原子，從對應的所有初選原子中篩選出終選原子；其中，每個所述終選原子與所述第一原子之間的距離均小于所述原子軌道截斷半徑；

根據每個所述第一原子及其對應的終選原子包含的電子軌道，得到所述第一原子對應的二元編號序組集合，對所有原子對應的二元編號序組集合取并集，得到所述全部電子軌道的二元編號序組A。