反应机理与动力学研究

1 化学反应路径全流程模拟

采用从头算分子动力学(AIMD)与过渡态理论相结合的方法，构建从反应物→过渡态→产物的完整能量剖面。通过势能面扫描定位中间体，结合热力学修正计算反应焓变(ΔH)与熵变(ΔS)。适用于催化循环机理解析、副反应路径预测等场景，可识别关键决速步骤，为优化反应选择性提供理论依据。

2 过渡态定位与活化能计算

使用同步转变态搜索(STQN)算法精确确定过渡态结构，通过频率分析验证虚频(唯一负频)。采用G4复合方法计算活化自由能(ΔG‡)，结合Wigner校正处理隧道效应。应用于酶催化反应能垒评估、高温气相反应模拟等领域。

3 反应速率预测

基于变分过渡态理论(CVT)与RRKM理论，考虑温度、压力效应计算微观速率常数。使用Master Equation求解多通道反应网络，预测产物分支比。特别适用于燃烧化学机理构建、大气污染物降解动力学研究。

4 非绝热动力学与光化学反应模拟

通过Tully表面跳跃方法(SH)处理电子态耦合，结合TDDFT计算激发态势能面。分析系间窜越(ISC)速率与荧光量子产率，模拟紫外-可见光谱变化。服务于光催化剂设计、光致变色材料开发等前沿领域。

5 溶剂化效应模拟

采用连续介质模型(PCM/COSMO)与显式溶剂分子(QM/MM)相结合的策略，计算溶剂重组能(λ)与介电屏蔽效应。通过自由能微扰(FEP)评估溶剂化自由能变化，支持水相/有机相反应差异性分析。在制药工业中可预测pKa值变化，在电化学领域能模拟电极-电解液界面反应环境。