若干分子體系電子激發(fā)及能量傳遞的理論研究的開題報告

若干分子體系電子激發(fā)及能量傳遞的理論研究的開題報告一、研究背景和意義電子激發(fā)和能量傳遞是一種重要的分子體系物理現(xiàn)象，具有廣泛的應用價值。例如在生物體系中，光合作用以及細胞內各種電子傳遞和化學反應都涉及到電子的激發(fā)和能量的傳遞。在材料領域中，一些光學材料的性質也和電子激發(fā)和能量傳遞密切相關。因此，在理解和控制這些分子體系中電子激發(fā)和能量傳遞過程的基礎上，可以為這些領域的發(fā)展提供新的思路和方法。二、研究目的和內容本研究旨在通過理論計算和分析來探討分子體系中電子激發(fā)和能量傳遞的基本規(guī)律，研究內容包括以下幾個方面：1.分子內部電子激發(fā)與能量傳遞的理論模型構建和數學描述通過分子體系中的分子軌道理論、密度泛函理論和電子結構理論等方法，建立分子內部電子激發(fā)和能量傳遞的理論模型，用數學形式描述分子內部電子的激發(fā)和能量傳遞，分析和探討電子激發(fā)和能量傳遞的量化表征的特征及計算方法。2.分子間電子激發(fā)與能量傳遞的理論模型構建和數學描述通過分子體系中的電子間相互作用理論、非共價鍵相互作用理論等方法，建立分子間電子激發(fā)和能量傳遞的理論模型，用數學形式描述分子間的電子激發(fā)和能量傳遞，分析和探討分子間電子激發(fā)和能量傳遞的量化表征及計算方法。3.電子激發(fā)和能量傳遞的計算實現(xiàn)通過計算機程序開發(fā)和優(yōu)化，實現(xiàn)電子激發(fā)和能量傳遞的計算，引入算法和方法，加速和提高電子激發(fā)和能量傳遞的計算精度、計算速度和計算規(guī)模，更好地配合理論研究的實現(xiàn)。三、研究方法1.程序開發(fā)和優(yōu)化使用Python、MATLAB等編程語言開發(fā)計算程序，運用NumPy、SciPy等科學計算庫，以及CUDA等特定領域加速庫進行程序優(yōu)化。2.理論研究運用分子軌道理論、密度泛函理論和電子結構理論等方法，建立電子激發(fā)和能量傳遞的理論模型，對模型進行數學描述和計算，從而探討電子激發(fā)和能量傳遞的基本規(guī)律。四、預期成果和可能的貢獻本研究的主要成果和貢獻包括以下幾個方面：1.建立和完善分子體系中電子激發(fā)和能量傳遞的理論模型，增強對分子體系電子激發(fā)和能量傳遞現(xiàn)象的理解。2.開發(fā)高效的計算程序，計算方法上能更快、更精確地預測分子體系中的電子激發(fā)和能量傳遞速率、路徑和能量變化等參數。3.為生物體系和光學材料領域的應用奠定基礎，促進分子體系中電子激發(fā)和能量傳遞基礎理論研究的發(fā)展。五、參考文獻1.G.D.Scholes,G.R.Fleming,A.Olaya-Castro,andR.vanGrondelle.LessonsfromNatureaboutSolarLightHarvesting.Nat.Chem.,3(10):763–774,2011.2.NorbertMüller,ManuelH.L?ffler,KelvinH.Lee,andUweReichl.Energytransferinmicrobialphysiology.Adv.Biochem.Eng.Biotechnol.,107:235–261,2007.3.Gao,J.R.,Chu,W.T.,andZhao,Y.J.PhotoinducedElectronTransferinDNA-Ol