Радиационный урон материалам — это научная тема, которая применима везде. От космических кораблей, бороздящих просторы Большого театра, где из софтиов-звёзд и чёрных дыр на них херачит высокоэнергетическими фотонами и электронами, до современных стартапов, пытающихся покорить термоядрёный синтез, зажигая на Земле собственное мини-Солнце, к которому можно прикрутить розетку, в который втыкать кипятильник, чтобы заварить свежего чая.

К сожалению, эксперименты с материалами — штука весьма затратная. Сначала материал нужно сделать, потом подготовить образцы, потом их облучить, а уж потом исследовать результат облучения, данные обработать, после чего убрать их в папочку "секретно," поскольку организации, которые делают это, обычно не делятся своими результатами. А результаты, как было сказано выше, нужны всем. Что же делать?

К счастью, физики-теоретики создали виртульную лабораторию, в которой можно проводить подобные эксперименты по облучению материалов. И вот не так давно в открытый доступ был выложен один из самых крутых таких инструментов. Итак, встречайте: XCASCADE-3D!

Программное обеспечение XCASCADE-3D моделирует электронные каскады (разлёт электронов) в твердых телах, вызванные воздействием рентгеновского излучения или высокоэнергетических электронов (i) на фемтосекундных временных масштабах (ii) в атомном приближении и (iii) в нерелятивистском режиме. Код предсказывает временные и пространственные характеристики возбужденных электронов, такие как их мгновенная плотность и энергия.

Скачат этот софт под свободной лицензией можно с его репозитория:
https://gitlab.desy.de/vladimir.lipp/xcascade-3d

Там же можно найти примеры (например, как разрушается рутений), руководство пользователя, а также список литературы.

Приятного использования и изучения как фотоны и электроны делают пыщь-пыщь твёрдому телу.

В этом году исполняется 100 лет с создания квантовой механике. Именно в 1925 году Вернер Гейзенберг, отдыхая от грёбаной аллергии на острове Хельголанд в Северном море, смог сформулировать то, что мы сейчас называем матричной механикой, первый честный формальный аппарат современной квантовой механики. В конце того же года Эрвин Шрёдингер на отдыхе на швейцарском курорте Ароза в компании молодой любовницы смог сформулировать уже волновую механику, основной формальный аппарат, которым мы пользуемся для наших каждодневных квантовых вычислений. И так появилась новая наука.

И конечно же, посетить эти места на такой важный юбилей — очень важно. В этом году дней осталось не так уж и много, к сожалению. Поэтому если у вас есть возможность, и вы ещё не посетили ни одно из этих двух мест, то пожалуйста сделайте. А для тех, кто может в адекватное время и за приемлимые деньги добраться до северной Германии, предлагаю совершить совместную поездку 29-30 ноября на славный остров Хельголанд, чтобы взобраться на скалу на южной части острова (возможно не ту же самую, спасибо одному из самых сильных неядерных взрывов в истории мощностью почти в 4 кт), о чём сам Гейзенберг написал следующее в своём дневнике:

…я вышел в уже начинавшихся рассветных сумерках из дома и направился к южной оконечности острова, где одиноко выступавшая в море скала-башня всегда дразнила во мне охоту взобраться на нее. Мне удалось это сделать без особых трудностей, и я дождался на ее вершине восхода солнца.

На том месте установлен монумент, где можно будет совершить совместную квантовую молитву во славу квантов, возложив руки на третьего ландавшица или другие квантовые Библии.
Хельголанд очень маленький, поэтому поездка на одни выходные — это идеально, чтобы насладиться Северным морем и скалами, о которые бьются волны. К сожалению, зимой на остров плавает только один корабль, выплывающий из Куксхафена. Но, полуторачасовое плавание по Северному морю очень красиво и впечатляюще.

Немного отчётов о предыдущих поездках можно найти в этом тексте, а также в следующем фотоальбоме.

Так что приезжайте! А если хотите присоединиться к уже запланированной поездке на Хельголанд, пишите :)

#зоопарк_одобряет

Сегодня день рождения празднует Александра Элбакян, создательница и бессменный лидер проекта Sci-Hub!

То, что сделала Саша для исследователей всего мира (и нашей страны в том числе), хорошо описывается чуть измененным девизом разведки - "во славу науки без права на славу". Все знают о том, что Sci-Hub - ее детище, десятки тысяч людей пользуются Sci-Hub каждый день и благодарны за это, но никто не может признать это официально с высокой трибуны, потому что с точки зрения закона ее действия называются пиратством. Крупные издательские корпорации фактически объявили на Сашу охоту еще много лет назад. Более того - находятся их прихлебатели на местах, которые пытаются портить ей жизнь разными способами. Но, несмотря на это, Александра сохраняет бодрость духа, а ее проект все так же приносит всем пользу.

Саша, от всего нашего Зоопарка - самые теплые пожелания! Здоровья, удачи - в общем, всех мыслимых благ и успехов! Ты молодец!

Силатраны – соединения пентакоординированного кремния, обладающие биологической активностью, в которых расстояние Si···N существенно зависит как от агрегатного состояния (кристалл < раствор <газ), так и от заместителей при атоме кремния, что делает данные соединения интересными с точки зрения структурной химии. При этом разнообразные квантово-химические подходы дают весьма существенный разброс в результатах, особенно для расстояния Si···N, а затраченные вычислительные ресурсы не всегда коррелируют с точностью получаемых результатов.

Понять, насколько хорошо используемый теоретический подход применим для описания структуры молекул, можно путем сравнения его результатов с экспериментальными данными для свободных молекул. В этом случае на помощь приходит метод газовой электронографии.

В недавно вышедшей работе экспериментально определена молекулярная структура 1-хлорсилатрана и с помощью квантово-химических расчетов проведено отнесение полос в экспериментальном фотоэлектронном спектре этой молекулы.

Подробнее можно прочитать в статье
«Gas-Phase Molecular Structure of 1‑Chlorosilatrane: Electron Diffraction Study and Assignment of Photoelectron Spectrum»
Inorg. Chem. 2025, 64,21509−21525
https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.5c03411

Приятного прочтения!

⚡️⚡️⚡️Внимание! Внимание! Срочные новости!⚡️⚡️⚡️

Те, кто следит за важнейшим соревнованием современности (и нет, это не футбол). Ставившие в тотализатор на свой любимый обменно-корреляционный функционал — затаите дыхание: вышли свежие итоги опроса популярности методов DFT.

Итоги как всегда на сайте опроса Марселя Сварта:
https://www.marcelswart.eu/dft-poll/

Но для тех, кому не терпится узнать результаты, вот список Primera Divisió 2026: B3LYP, B3LYP-D, B97M-V, BP86,
CAM-B3LYP, HSE, LDA, M06-2X, PBE,
PBE-D, PBE1PBE, PBEsol, r2SCAN-3c,
r2SCAN-D4, revPBE, SCAN, TPSSh,
ωB97M-V, ωB97X-D, ωB97X-V.

Ура, товарищи! Давайте юзать полезные функционалы (а ещё не терять деньги на идиотских ставках).

Слухи о том, что в квантово-химическом пакете Priroda/ПРИРОДА появились дисперсионные поправки к DFT ходили уже пару лет. Пойманый около столовой Химфака МГУ Дмитрий Николаевич Лайков этот факт поддтверждал, но сказал, что пока не делает статью на эту тему, из различных соображений, не связанных с наукой. И вот наконец... на arXiv появился небольшой препринт за его авторством, посвящённый этой самой теме!
Итак:

Nonlocal van der Waals density functional made faster
Dimitri N. Laikov
arXiv:2511.04169
https://doi.org/10.48550/arXiv.2511.04169

Как и догадывались люди из появившихся на сайте Природы примеров входных и выходных файлов, в ней оказалась версия функционала VV10. Но из статьи оказывается, что там не оригинальная поправка Выдрова-Воорхиса, а её упрощённая и ускоренная версия, названная автором LPBEVVV. Больше подробностей в статье.

Приятного прочтения!

Каждый уважающий себя квантовый химик знает о бесконечном споре о том, что же такое настоящий метод ab initio (из первых принципов). Но общее ощущение сообщества состоит в том, что ab initio теория не должна содержать в себе эвристических или эмпирических соображений и/или экспериментальных данных. Иными словами, быть свободной от подгонометрии. Хотя подобная степень абстрактности практически никогда не достижима даже в самых продвинутых моделях, стандартные мультиреференсные методы учёта статической электронной корреляции, требующие выбора активного пространства едва ли попадают под ощущение настоящих ab initio подходов, несмотря на свою заявленную фундаментальность.

𝗔𝗰𝘁𝗶𝘃𝗲 𝗦𝗽𝗮𝗰𝗲 𝗙𝗶𝗻𝗱𝗲𝗿 (𝗔𝗦𝗙) от немецкого стартапа HQS Quantum Simulations -- это софт для автоматического (и воистину ab initio!) выбора активного пространства в мультиреференсных методах. Этот программный продукт удовлетворяет четырём критериям:

1. он генерирует орбитали (а не просто выбирает), которые служат хорошим стартовым приближением для CASSCF расчётов;
2. активное пространство строится автоматической процедурой, которая минимизирует участие пользователя в процессе, и таким образом максимизирует воспроизводимость проводимых расчётов;
3. автономность, когда выбор пространства делается исходя из самой задачи, а не из внешних соображений;
4. априорный характер процедуры: выбор пространства производится до самого расчёта.

Технически 𝗔𝗦𝗙 работает комбинируя несколько уровней дешёвых ab initio расчётов (Хартри-Фок, MP2, низкоточный DMRG-CI) и анализируя кумулянты и орбитальные энергии. ASF написан на языке Python, работает в связке с квантово-химическим пакетом PySCF, и является open-source кодом (хотя ещё не всё там доступно).

Особенно ASF полезен для спектроскопии, ведь нынешняя версия может работать с разными электронными состояниями и протестирована для электронных возбуждений, ответственных за УФ/видимое поглощение и испускание.

Ну и конечно же, поскольку HQS Quantum Simulations занимается квантовыми вычислениями, методы активного выбора пространства являются основными рабочими лошадками для квантовых алгоритмов типа VQE и QPE.

Сам софт доступен на GitHub:
https://github.com/HQSquantumsimulations/ActiveSpaceFinder

Почитать же во всех сочных подробностях о том, как 𝗔𝗰𝘁𝗶𝘃𝗲 𝗦𝗽𝗮𝗰𝗲 𝗙𝗶𝗻𝗱𝗲𝗿 работает можно в препринте на arXiv:

"Performance of Automatic Active Space Selection for Electronic Excitation Energies"
Reza G. Shirazi, Alexander Zech, Peter Pinski, Vladimir V. Rybkin
arXiv:2511.05732
DOI: 10.48550/arXiv.2511.05732

Помимо этого, HQS Quantum Simulations выпустили ещё два видео на YouTube! Первое из них рассказывает о самом софте, а второе показывает как работать с пакетом.

Приятного ознакомления с новым методом и программой, и приятных (наконец!) мультиреференсных расчётов!

Немного пятничной мудрости от наших подписчиков. И хорошей всем питницы!

Вот рандомный код. Что же он делает? Ответ через пару минут (см. последнюю картинку из той самой статьи).

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import random 

Nconf = 100
Ntrials = 20
x = np.arange(0, Nconf, 1)

#s = 1 + np.sin(2 * np.pi * t)

fig, ax = plt.subplots()
for n in range(0,Ntrials):
    y = np.sort([random.gauss() for i in range(0,Nconf) ])
    ax.plot(x, y)

ax.set(xlabel='conformer #', ylabel='energy',
       title='%i samples of %i conformers' % (Ntrials,Nconf)) 
ax.grid()

fig.savefig("%05i-%05i_random_conformers.png" % (Ntrials,Nconf)) 
plt.show()

Хотели бы вы по-быстрому узнать о том, что такое конформеры, хиральность, квантовая химия, газовая электронография, микроволновая/инфракрасная/фотоэлектронная спектроскопии? Или же хотели научиться устанавливать и пользоваться квантово-химическими пакетами xTB/CREST/ORCA?

Если хоть на один из этих вопросов ответ "да," то у меня для вас хорошая новость. Почти три года назад мы делали воркшоп по конформационному поиску и для него мы сделали небольшую методичку, которая бы кратко давала теорию по всем необходимым аспектам, давала тренировочные задания по компьютерной химии (естественно с ответами). И с тех пор мы никак не могли её довести до финального варианта и опубликовать.

И вот наконец это свершилось! Итак, представляю вам результат нашего труда:

The Hitchhiker’s Guide to the Conformational Search
Tikhonov, D. ; Sun, W. ; Xie, F. ; Berggoetz, F. E. L. ; Singh, H. ; Caliebe, S ; Schnell, M.
doi: 10.3204/PUBDB-2025-04761

Хоть с тех пор вышла уже шестая ORCA, да и xTB с CREST-ом тоже похорошели (стараниями в том числе и участников нашего чата), рекомендации по установки софта на Windows, Ubuntu и macOS остаются столь же актуальными, а задачи всё настолько же обучающими.

Приятного прочтения и изучения квантовой химии!

Скоро надвигается сессия, и студенты, что весь семестр ничего не делали, начинают искать источники информации, чтобы закрыть пробелы пропущенных лекций. 🫠

Мы здесь не будем (пока) рассказывать про хорошие книги по квантовой химии, но упомянем два альтернативных ресурса для изучения сложных вопросов.

1. Teach-in (не путать с группой-победителем Евровидения 1975 года!). Портал, где можно посмотреть видеозаписи лекций и семинаров из МГУ им. М.В. Ломоносова. В частности, там есть три курса по квантовой химии от проф. Ю.В. Новаковской, М.Г. Хреновой и Н.Ф. Степанова.

2. Если же хочется задать какие-то вопросы специалистам, то можно порекоммендовать форум dxdy. Там есть много специалистов, которые помогут разобраться в самых сложных вопросах (благо это очень легко сделать со встроенному редактору формул в LaTeX). А если непонятно что именно хочется спросить, то всегда можно покопаться в старых темах, например, в Избранном, где можно найти заверешённые дискуссии по разным интересным темам.

Удачи в изучении квантовой химии!

Глобальная оптимизация, в частности, глобальная оптимизация молекулярной структуры — это неведомый недостижимый зверь, подобный синей птице. Но тем не менее, у нас за многие годы накопилось множество эвристических подходов разной степени дороговизны и сложности, которые позволяют во многих случаях или находить глобальный минимум системы (если она не очень большая и сложная), или же потихоньку когда-то к нему приходить.

И вот в журнале вычислительной химии вышел свежий обзор всяких таких методов. История, иллюстрационные картинки, блок-схемы алгоритмов, и примеры применения, всё там есть.
Итак:

J. A. S. Alvarez and P. Calaminici
“A Review of Global Optimization Methods for Molecular Structures: Algorithms, Applications and Perspectives”
Journal of Computational Chemistry 46, no. 28 (2025): e70243
https://doi.org/10.1002/jcc.70243

Приятного прочтения!

Все мы любим бенчмарки разных DFT функционалов в разных прикладных задачах и вот появился ещё один.

На этот раз несчастными подопытными мышками для расчётчиков стали карбонилы металлов (марганца и рения). Люди сравнили кучу функционалов с результатами DLPNO-связанных кластеров и получили результат, что гибридные и чистые мета-GGA функционалы (TPSSh-D3zero, r2SCAN-D3BJ и r2SCAN-D4) работают точно и адекватно по вычислительной стоимости.

Сама статья вот:

V. Glitz, V. C. Port, E. Nordlander, R. A. Peralta, and G. F. Caramori,
“Choose Your Level Wisely: Assessing Density Functionals and Dispersion Corrections for Metal Carbonyl Compounds,”
Journal of Computational Chemistry 46, no. 27 (2025): e70245,
https://doi.org/10.1002/jcc.70245

Приятного прочтения!