Kimyoda kompyuter modellashtirish” fanidan savollar Kvant-mexanikasining asosiy tenglamasi?

2. Kompyuter kimyosining rivojlanishi-kecha va bugun? Kvant-kimyo fani kimyoning ancha yosh sohalaridan biri hisoblanadi. Kanadalik olim Errol Rewals “Computational chemistry. Introduction to the Theory and Applications of Molecular and Quantum Mechanics (2003)” kitobida yozishicha, kvant-mexanikasining paydo bo’lishida Shredinger tenglamasi sabab bo’lgan bo’lsa, ushbu tenglamaning Hyukkel tomonidan sodda ko’rinishda kimyoga kirishi kvant-kimyo fanining shakllanishiga sabab bo’lgan. Xartri, Fok va Rutanlar tomonidan taklif qilingan Shredinger to’lqin tenglamasining yechimi bugungi kundagi an’anaviy kvant-kimyoviy hisoblash usullarining asosini tashkil qildi. Ushbu fanning shakllanishida yana Hund, Malliken, Lauvdin, Sleyter, Popl, Parizer, Dyuar va boshqa olimlar muhim ro’l o’ynaganlar. Fukui birikmalarning reaktsion qobiliyatini baholashda chegaraviy molekulyar orbitallar muhim ahamiyat kasb qilishini aniqladi va 1981 yilda Hoffman bilan birgalikda Nobel mukofoti sovrindori bo’lishgan. Valter Kon tomonidan zichlik funksionali nazariyasining (ZFN) takomillashtirilishi kompyuter kimyoda keskin burilish yasadi. Shu sababli, V. Kon va J. Popl 1998 yilda mos ravishda zichlik funksionali nazariyasi va Gaussian hisoblash majmuasi uchun Nobel mukofoti sovrindori bo’lishgan.

Bugungi kunda informatsion texnologiyalar rivojlanishi bilan kimyoda qo’llaniladigan hisoblash usullari hamda majmualari sifat va miqdor jihatdan jadal rivojlanmoqda. Informatsion texnologiyalar rivojlanishi tarixiga bog’liq holda yaqin o’tmishga nazar solsak, 1960-1970 yillarda bitta hisoblash usuli bitta majmuani tashkil qilgan. IBM370/195, CDC7600 va UNIVAC1110 kompyuterlari sekundiga 500 ming -2 million (o’rtacha 10⁵) operatsiya bajargan. Ushbu kompyuterlarda bitta hisoblash usulida berilgan geometriyani optimizatsiya qilmasdan hisoblashlar bajarilgan, jumladan birikmaning umumiy energiyasi, dipol momenti, atomlardagi zaryad taqsimotlari, orbital energiyalari va shu kabi kattaliklar aniqlangan. Lekin geometriya optimizatsiya qilingandan keyingi hisoblangan xarakteristikalar muqobillanmasdan oldingi hisoblangan xarakteristikalardan farq qilishi mumkin.

1970 yillardan boshlab bir necha hisoblash usullarini o’z ichiga olgan majmualar yaratildi. Shulardan eng mashhuri – Gaussian (GAUSSIAN70) dasturi 1970 yilda J. Popl tomonidan yaratilgan. Undan keyin HONDO5 (1976), AMPAC (1985) va MOPAC (1989) dasturlari yaratilgan. 1975-1985 yillarda kvant-kimyoviy hisoblashlarga bag’ishlangan bir nechta adabiyotlar chop etildi. Shulardan, 1985 yilda Tim Klark “The Handbook of Computational Chemistry” monografiyasi shakllanib ulgurgan kompyuter kimyosi fanining yanayam rivojlanishiga sabab bo’ldi.

Zamonaviy shaxsiy kompyuterlar sekundiga milliard (10⁹) opetatsiya bajaradi. Supercomputerlar esa sekundiga kvadrillion (10¹⁵) operatsiya bajarishga qodir.

Kompyuter kimyosi chet ellarda “Computational chemistry”, “Molecular modeling”, “Компьютерная химия”, “Математическое моделирование” kabi fanlar sifatida o’qitilmoqda va u hisoblashlarning kvant-kimyoviy usullaridan tashqari molekulyar mexanika, molekulyar dinamika, molekulyar doking va QSAR sohalarini ham o’z ichiga olmoqda.

Kvant-kimyoviy dasturlar uchun “Demo”, “Trial”, “Free”, “Commercial” va “Academic” kabi litsenziya turlari mavjud.

“Demo” va “trial” – ma’lum muddat (1-3 oy) mobaynida kompyuterga o’rnatilib ishlaydigan, dasturning ko’rgazmali varianti hisoblanadi. “Free” – dasturning bepul ekanligini ifodalaydi. “Commercial” – pullik dastur. “Academic” – ilmiy izlanishlar olib borayotgan davlat tashkilotlari uchun bepul yoki chegirmali pullik variantdagi dastur.