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量子化学采用了量子力学的基本原理,研究原子、分子等目标体系的电子结构、能量、分子间的相互作用、化学反应等理论的学科。量子化学计算的核心是求解薛定谔 (Schrödinger)方程,从而获取体系的分子轨道能级、能量等信息。这些信息为判断分子间相互作用的活性位点、预测化学反应产物、设计新型药物和材料等,提供了可靠的理论依据,同时还可为实验研究指明可行性方向。
常见的理论方法包括:价键(valence bond, VB)理论、分子轨道(molecular orbital, MO)理论如半经验分子轨道理论、从头算方法、密度泛函理论等。近年来,量子化学计算在环境化学领域的应用,使人们对环境中有机污染物的迁移转化、归趋等有了更加深入的认识,推动了科学的发展。