量子化学（quantum chemistry）是理论化学的一个分支学科，是应用量子力学的基本原理和方法研究化学问题的一门基础科学。从头算量子化学方法是基于量子化学的计算化学方法，是在给定原子核位置和电子数的情况下求解电子薛定谔方程，并以获得如电子密度、能量和热力学量等有用的信息的重要方法。从头计算电子结构方法旨在计算多电子的函数，即非相对论条件和玻恩-奥本海默近似下电子薛定谔方程的解。多电子函数通常是由多个简单电子函数的线性组合获得，主要函数是Hartree-Fock函数。在单电子近似的条件下，仅使用一个电子函数来近似上述多个简单函数，然后将单电子函数展开为有限基函数集的线性组合。研究范围包括稳定和不稳定分子的结构、性能及其结构与性能之间的关系；分子与分子之间的相互作用；分子与分子之间的相互碰撞和相互反应等问题。

研究方向：有机、无机、合成、小分子环境转化、团簇化学、均相催化、高分子等

计算体系：小分子、团簇、低聚物、自由基、离子等

常用软件：Gaussian,Gromacs，ORCA，Dmol3等

1、分子性质预测：静电势、偶极矩、布居数、轨道特性、键级、电荷、极化率、电子亲和能、电离势、自旋密度、电子转移等

2、化学反应机理：稳态及过渡态结构确定、反应热、反应能垒、反应机理及反应动力学等

3、激发态反应：激发态结构确定、激发能、跃迁偶极矩、荧光光谱、磷光光谱、势能面交叉研究等

4、弱相互作用：氢键、卤键、硫键、π-π堆积、盐桥、阳离子-π、疏水作用力等

5、光谱预测：红外、拉曼、紫外吸收、荧光、磷光、核磁谱、圆二色谱、旋光度等

案例展示