上海交通大学注重依托多学科优势,强化“交叉融合”。4月30日下午,加拿大皇家科学院院士Dennis R.Salahub做客上海交通大学第219期大师讲坛,为交大师生带来题为《从muffin tins到量子化学————密度泛函理论在化学、物理、材料科学和生物学领域中的七十年应用》的演讲。校内一百余位师生齐聚李政道图书馆报告厅,共同参加了本次大师讲坛。
报告从1970年代开始,回顾了早期的计算挑战以及量子化学中采用的“muffin tin potentials”。尽管该方法在优化分子结构方面存在局限性,但在那个时代,它标志着计算方法的一个重要步骤。进入1980年代,焦点转移到了蒙特利尔,那里进行了量子化学领域的重大软件开发。这一时期将量子化学方法与密度泛函理论相结合,提高了计算效率和准确性。1990年代,随着并行计算技术的发展,量子化学计算速度显著提高。这一时期还出现了新的量子化学方法,如多参考方法和耦合簇方法,进一步提高了计算精度。进入21世纪,量子化学的应用范围不断扩大,包括材料科学、生物化学、药物设计等领域。随着量子计算技术的发展,量子化学的计算能力也得到了提升。
总的来说,量子化学的发展历程是一个不断探索和创新的过程,从早期的计算挑战到现代的高效计算和广泛应用,展示了该领域在过去几十年中的巨大进步。Dennis院士讨论了这些方法论在1990年代和2000年代的发展,特别关注软件DEMON的发展,它在扩大了量子化学在不同科学领域的应用方面发挥了关键作用,包括材料科学和分子生物学。Dennis院士详细介绍了21世纪机器学习集成和量子力学模拟方面的进步,这些进步极大地提高了对复杂化学和生物化学系统的理解。这种集成使得对电子转移反应等过程的模拟更加精确,这对于理解分子水平上的生物机制至关重要。
讨论的重点是近年来在研究生物化学系统和生物系统中的量子效应方面的应用,探讨了量子力学在解释细胞级和更高级别现象方面的潜力。展望未来,演讲强调了对量子计算和机器学习等领域的持续研究,这些技术有望通过实现前所未有的精确性和效率,彻底改变该领域的研究。
正如Dennis院士所述,量子化学的发展历程不仅是科技演进的见证,也是全球科学家协同努力的结果。正是他们的贡献推动了该领域发展到当前充满希望的探索和发现阶段。
Dennis院士研究人员的工作继续激励着下一代科学家,鼓励跨学科合作,并持续追求超越传统科学边界的知识。本次活动加深了同学们对于专业前景、职业目标等问题的认知,激励同学们静静沉潜、勇于探索,以自身所学报效祖国。
讲座结束前,生命科学技术学院魏冬青教授代表交大师生向Dennis院士赠送了大师讲坛证书和泥塑人像纪念品。Dennis院士与校内师生亲切交流并合影留念。