培训介绍

北京科音基础量子化学培训班（等同于“中级班”，叫基础班是因为历史原因）的开办目的是使已具备基础知识和计算经验的量子化学研究者以最好、最快的方式全面提升研究水平、掌握更多计算技巧、深化对理论知识的理解、拓展视野、查缺补漏、更新知识，成为量子化学计算的行家。本培训也非常适合参加过北京科音初级量子化学培训班的学员在量子化学研究方面进一步提高。基础班涉及的主题有一半是北京科音的初级量子化学培训班没有的，凡是与初级班有重叠的主题，基础班都远远比初级班讲授得全面、系统、深入、详细得多得多！

基础班的内容更新十分频繁，每一届比上一届都会有很多更新，和讲授主题有关的理论化学领域的近年来的重要相关进展都会在培训内容中充分体现！

注：本培训内容巨多，大量内容相当深入，此培训主要是进一步提高用的。我们假定参加者已经不是处于近乎零基础的水准。零基础和基础很薄弱的研究者强烈建议先参加北京科音初级量子化学培训班以正确的方式最快速地入门，再通过基础量子化学培训班来进一步全面提升知识水平、大幅增进理论计算技能，成为量子化学计算的专业内行。更多关于培训班的介绍可参阅《谈谈学量子化学如何正确地入门》（http://sobereva.com/355）。如果不清楚自己目前的水平，可以做《初级量子化学培训自测题-基组部分》进行自测以检验现阶段水平。

本培训信息量超超超级大，精心制作的幻灯片多达2600多页，讲义如同一部浩瀚的量子化学计算百科全书，能够一次性学个痛快！！！把本培训的内容充分消化后，就可以称得上量子化学计算的高手了。由于培训时间有限，而以最高效率讲完所有内容也至少需要10天，考虑到学员时间安排和住宿成本等因素而无法使培训时间安排得太长，因此本培训在现场培训6天（共6*8=48小时，答疑时间另计），讲授完培训内容的约60%的部分，其余绝大部分以视频形式提供给学员，时长约29个小时，相当于3天半，因此本培训实际上是6+3.5天。而占总量约5%的相对次要、小众向的内容，学员可以通过编写得超级详细的讲义自学。（本培训的信息量之巨大绝无仅有，如此海量、精华内容若是让社会上那些盈利心很强的培训机构办，最起码会拆成5个班而且总收费是北京科音的6倍以上。社会上其它量子化学培训与本培训质量的天壤之别建议参看此帖了解一下）。

本培训不仅深入系统地讲授理论，还和实际应用及量化程序操作紧密结合，每个部分都会通过大量精心选择的实例进行演示和讲解，并提供相应的输入输出文件（多达约2000个！），以使学员们能够充分学以致用、解决实际问题。课后还留有答疑时间，会详细解答学员本次课程学习中以及科研当中遇到的各种问题。另外，培训还有专属的QQ群，培训结束后一周内如果对培训所讲的内容有任何疑问、没完全搞懂的地方都可以在群里提问。即便在群解散后，我们依然会在精力允许的情况下无限期、无偿地在9000人的国内规模最大、最活跃的计算化学QQ群“思想家公社”（18616395、466017436、764390338，哪个能搜到说明哪个目前能加）和世界范围最专业、人气最高的计算化学论坛“计算化学公社”中对学员学习和科研过程中遇到的问题进行非常用心的解答。

本培训讲授者为北京科音自然科学研究中心主任卢天，介绍见http://www.keinsci.com/members/Tian_Lu.shtml。

本培训由于超高的含金量、极度充实的内容以及良心的价格，每一届都好评如潮！非常欢迎进入此链接查看往届的回顾、照片和学员们参加后的感想。以下是学员评论摘录，出自历届培训新闻稿帖子下面的学员回复

 

培训费用

每一届培训费用会酌情调整，目前培训费用如下
• 学生自费价：1900元
• 教师（含博士后）以及企业人员自费价：2200元
• 学生公费价：2700元
• 教师（含博士后）公费价：2950元
• 企业人员公费价：3400元

购买往届资料（等同于不到现场参加。不叫线上培训）：上一届培训的纸质讲义（不提供电子版ppt）、现场全程录音（没有现场录像）、电子资料（所有输入输出文件、补充电子文档和相关的免费程序）、补充视频（仅包含前述的现场来不及讲的部分）可以在任何时间向北京科音官方购买。纸质讲义通过快递发送（支持顺丰寄往海外，邮费自理），电子资料通过网盘提供。由于讲义和讲授音频都极其详细，通过这些资料自学也有很好的效果（如果对不到场学习效果有顾虑的话可以参考以往不到场学员在此帖里的评论）。有购买需求者可随时发邮件至北京科音官方邮箱keinsci@sina.com与我们联系，邮件里请注明要购买的培训班的名称，费用和上面列出的相同。可以开具发票以供报销。

声明：本培训涉及的一切相关资料严禁擅自复制、传播、将内容挪至它用。我们会经常对互联网进行搜索，在计算化学领域的诸多学术QQ群里、公众号或者up主的订阅者里也都有我们的往届学员。非法利用我们的培训资料的行为一经发现，必将严厉追究法律责任、通报相关单位，并且会在计算化学公社论坛上进行公示。

 

培训内容

注：以下没有专门提及的信息在《北京科音办的培训班FAQ》（http://bbs.keinsci.com/thread-5098-1-1.html）里基本都能找到答案。

培训涉及的主题如下（由于内容过多，限于篇幅只罗列主要信息）：

• 量子力学概要：约40页。介绍所有量子化学学习需要知道的各种基本的量子力学知识。课程会略去繁琐乏味的数学推导，而令对量子力学零基础的学员能快速掌握量子化学研究涉及的各种量子力学中的相关知识和思想
• 量子化学理论基础：250多页。内容：绝热与BO近似、Hartree-Fock、半经验、密度泛函理论（原理介绍、盘点和对比各种泛函、非常深入详细的泛函选用推荐、使用要点、DFTB/GFN-xTB/DC-DFT简介、离域化误差介绍、历史和发展方向，等等）、组态相互作用、MP微扰及各种变体（SCS/SOS-MP2、MP2.x、轨道优化的MP2、基于DFT轨道的微扰等等）、耦合簇（思想、求解、评价，以及各种变体，如QCI、CC2/3、BD、CR-CC、TCCSD、DC、SCS-CCSD、基于DFT轨道的CC等等）、CASSCF与多参考方法、各种方法的对比和选用、电子相关的本质、动态与静态相关、电子积分、分子轨道、自然轨道、定域化轨道、自旋多重度、开壳层与闭壳层、SCF计算形式、自旋污染、导数计算、DFT中的格点积分、电子态与轨道的不可约表示等
• 基组：110余页。内容：介绍基函数、壳层、极化/弥散函数、收缩、基组等基本概念，盘点所有知名基组（Pople系列、Dunning系列及各种变体、def/def2系列、pc系列及各种变体、ANO系列、明尼苏达系列、DGauss系列等），深入介绍如何根据具体情况选择最合适的基组。介绍混合基组，属性基组，线性依赖问题，片段收缩与广义收缩，基组外推（HF能量、相关能能量、DFT能量、属性外推），如何以便宜方式获得高级别计算结果，基组的Even-tempered构建方式、键函数等
• 可视化程序的使用与分子结构的构建：约60页。内容：详解主流可视化程序的使用方法和技巧，深入讨论点群的利用、成键的判断等问题，演示构建各类体系的最佳、最快的途径。还介绍用ChemDraw + Chem3D快速构建分子结构、用Chem3D + ChemDraw以二维图形式显示三维结构等日常量子化学研究中的实用技巧，并简要介绍Multiwfn提供的丰富实用的几何结构相关的操作功能
• 单点能的计算与相关问题：约130余页。内容：各种理论方法计算输出信息的详细解析、对计算资源消耗的控制、超高质量轨道图形的绘制、自旋密度的观看、自旋布居与原子电荷的计算、偶极/多极矩和gap的计算、解决SCF和耦合簇不收敛的方法、单点任务的续算、对称破缺态的计算、波函数稳定性测试、轨道调换、冻核设定、片段初猜、各种常见报错的含义及解决方法等
• 势能面及相关的概念：约20页。内容：介绍势能面、驻点、拐点、极大点、极小点、鞍点、IRC、过渡态、Hessian、力常数矩阵、质权坐标、虚频等概念，讨论温度、压力、同位素设定对量子化学计算结果产生的影响
• 几何优化：100多页。内容：几何优化的原理详解，牛顿/准牛顿/RFO/GDIIS等算法，线搜索/置信半径等概念，几何优化的细节和各种技巧，优化的监控与收敛的判断，坐标系对优化的影响，限制性优化，解决不收敛和虚频的方法，对称性对优化的影响，优化的续算，优化过程和特定结构下原子受力的可视化方法，双自由基与反铁磁性耦合体系的优化（以及耦合常数J的计算、对称破缺态单重态能量的自旋校正），广义化的内坐标（GIC）的介绍和使用例子，将Gaussian与其它程序挂接做优化等
• 过渡态搜索：约80页。内容：估计什么时候可能存在过渡态，复合反应的考虑，各种过渡态搜索算法介绍，各种找过渡态的方法的使用，找过渡态的各种经验、要点，三种特别重要的辅助寻找过渡态的技巧（借助柔性扫描、限制性优化、简化体系与借用结构），过渡态合理性的判断，断定过渡态不存在的方式，能量折线图的绘制，通过tsmonitor脚本监控过渡态搜索趋势等。共给出超过25个各具特点的找过渡态的例子，足矣让学员面对各种过渡态的搜索游刃有余
• IRC计算与化学反应相关问题：约80多页。内容：IRC的原理、算法，具体计算实现，计算设置详解和设置技巧，结果的可视化，十几个IRC研究实例，常见问题的解决，IRC的续算，如何根据实际目的恰当设定IRC参数，批量提取IRC各帧的坐标，过渡态是自旋极化单重态找TS和跑IRC的流程，downhill路径的生成，通过CYLview程序产生IRC动画，反应能垒的计算。此外还介绍很多与化学反应研究关系密切的相关知识，如Bell-Evans-Polanyi原理、Hammond假设、Curtin–Hammett原理、反应势垒的distortion/interaction分析方法的原理及其实现程序的PyFrag/AutoDIAS/ExcelAutomat简介、两态和多态反应性、势能面的二分的概念以及如何考虑、利用北京科音开发的concvar程序考察反应过程涉及的物质浓度随时间的变化
• 反应速率常数的计算：110余页。内容：深入介绍基元反应、阿仑尼乌斯公式、碰撞理论、轨迹计算法、原始/变分过渡态理论、RRKM方法，并且全面介绍各种要点和相关问题，包括反应路径简并度的考虑、如何根据势垒判断反应是否容易发生、扩散效应、pH效应、反应半衰期、溶剂效应、动力学同位素效应、决速步的判断、无势垒反应、隧道效应、压力的依赖性得到。并且演示利用讲授者制作的Excel表格“TSTcalculator”和KiSThelP程序通过各种方法对各类体系计算反应速率常数
• 势能面扫描：60多页。内容：刚性扫描、柔性扫描、笛卡尔/内坐标/冗余内坐标/GIC坐标下的扫描、扫描过程中对对称破缺的考虑、扫描的续算、扫描时输出每一步的偶极矩/原子电荷/自旋布居/轨道能量的实现、势能曲线的拟合、借助dimerscan和Molclus中的gentor实现特殊的刚性扫描等
• 振动分析：150多页。内容：各类振动光谱的本质、谐振模型、振动跃迁的类型（基频、泛音、合频、热带）、费米共振、振动波函数、非谐振效应、各类频率校正因子、频率校正因子的拟合、同位素效应的考虑、考察振动模式的成份、做振动分析的要点和技巧、振动分析任务的续算等）；谐振近似与VPT2方法计算的非谐振的红外、拉曼（也包括预共振拉曼、表面增强拉曼）、振动圆二色谱（VCD）、拉曼光学活性光谱（ROA）的原理和计算以及在Multiwfn等程序中的绘制。其中还会介绍很多技巧和特殊知识，诸如考察VCD信号本质的Generalised coupled oscillator (GCO)方法、非波恩-奥本海默校正、杂化方式计算高精度非谐振光谱、为振动分析设计的SNSD/SNST基组、根据群论判断红外和拉曼强度是否为0、使用VMD程序观看振动模式，模拟的振动光谱与实验不符的可能原因盘点，PED分析简介以及振动模式的定量分解，等等
• 热力学性质与能量相关性质的计算：160多页。内容：深入讨论配分函数和各种热力学量的具体计算表达式；介绍ZPE/焓/自由能/内能/熵/热容的最佳计算方式；说明研究化学问题时热力学量如何选取；介绍质子与电子的热力学数据；介绍不同类型频率校正因子的恰当考虑；对自由能变的浓度校正；说明基态自旋和空间简并度及旋轨耦合效应对熵影响的考虑；介绍北京科音开发的强大、方便的分子热力学量计算工具Shermo的使用，简介Truhlar、Grimme、Minenkov的准RRHO热力学模型；深入介绍反应热/电离能/电子亲和能/电负性/硬度/键能/重组能/原子化能/质子亲和能等常见能量相关属性的计算、讲授相关计算方法学的最新进展以及许多鲜为人知的重要知识和要领、讨论计算结果与泛函HF成份的关系、深入讨论Koopmans定理；全面系统介绍各种热力学组合方法的思想、特定、精度关系和使用；构象分布的计算；多构象体系的热力学量的计算并以瑞德西韦作为例子；根据可旋转的键的数目简单估算构象熵的方法；构象平均对各种光谱影响的考虑；平衡常数的计算；等键/等电子对反应的利用；环张力的计算（等键反应法、外推法、内坐标对环张力的贡献的可视化方法），等等。此节给出大量实例，充分体现出量子化学在研究各种热化学问题上的可靠性和巨大实用价值
• 弱相互作用的计算与相关问题：140多页。内容：弱相互作用的类型与本质、各种弱相互作用类型的特征（氢键、pi-氢键、二氢键、卤键、硫族键、pi-pi堆积、范德华吸引）、弱相互作用的研究方式、不同方法对弱相互作用的描述能力、详述BSSE问题的本质与解决（counterpoise、一半counterpoise、gCP）、色散作用的物理本质以及DFT-D3/DFT-D3M/DFT-D4/DFT-D*N/XDM/vdW-DF/VV10/MBD/uMBD/DFT-ulg等色散校正方法、基组重叠误差、色散作用对波函数的影响、计算弱相互作用的理论方法和基组的详细推荐、理论计算数据与实验数据对比需要注意的问题、分子内氢键强度的不同计算方法、快速准确计算分子与多个片段间总结合能的技巧、协同效应的考虑、三体耦合能的计算、存在另一个物质时两个分子间相互作用能的计算、积分格点的重要影响、理论计算的结合能与实验对比需要注意的问题、中等/偏大弱相互作用体系几何优化的诸多要点、快速准确计算分子与多个片段间总结合能的技巧、弱相互作用的分析方法、弱相互作用测试集等。这部分会给出大量计算例子，体现弱相互作用计算需要注意和考虑的方方面面的问题。此外还简要介绍如何使用molclus搜索最优分子团簇构型与分子构象
• 溶剂模型与溶剂相关问题：约150页。内容：溶剂效应产生的原因和影响、溶剂模型的种类和思想、Born/Onsager/PCM/IEFPCM/SMD/SMD18/SMD-B/CPCM/COSMO/IPCM/SCIPCM/uESE等溶剂模型的思想、原理、算法和差异、分子孔洞的构建、非极性部分的计算、自定义溶剂的方式和细节、混合溶剂的考虑；详细介绍溶解自由能的概念和计算、pK_a/pK_b的计算（计算思路、要点和实际公式、实例：氰乙酸在水中的pK_a、用MOPAC预测pK_a、显式溶剂的重要性和考虑方式、基于Multiwfn计算的分子表面静电势极小点数值预测pK_b、iBonD pK_a在线数据库、pK_a的在线经验预测工具）、氧化/还原势的计算（基本概念、SHE取值问题、pH对氧化/还原势的影响、实例：苯胺氧化势、误差来源分析）、利用显式溶剂模型计算质子和电子的溶解自由能、LogP的计算（基本计算原理、1,4二氯苯的正辛醇-水分配系数计算例子、使用X-LOGP3预测LogP）；溶液酸/碱环境对反应的影响的考虑、显式溶剂及溶剂动态效应的考虑、构建被溶剂层包裹的溶质分子结构的方法、给溶质分子加外压的方法
• 激发态与电子光谱：340多页。内容：介绍激发态研究涉及的各种相关的概念和问题，比如吸收/荧光/磷光/内转换/外转换/系间窜越、垂直与绝热过程、振动耦合、Franck-Condon原理、Stoke位移、振子强度、跃迁电/磁偶极矩、跃迁禁阻及通过群论的判断方法、激发态寿命、UV-Vis/ECD/CPL光谱的特点和理论产生方式、溶剂产生的影响、非平衡溶剂效应、线性响应(LR)/校正的线性响应(cLR)/特定态(SS)/cLR²溶剂模型、轨道跃迁对电子态跃迁的贡献、pH的影响、自旋交叉、瞬态吸收光谱、量子产率、双激发、激子结合能、化合物颜色的预测等；详细介绍激发态计算的理论方法的特点（CIS(D)、TDDFT、sTDA、sTD-DFT、TDDFT-ris、TD-双杂化、双杂化/ADC(2)、CC2/3、各种形式的EOM-CC、ADC系列方法、STEOM-CCSD、多参考方法、△SCF、BSE等等），讨论激发态计算时理论方法、DFT泛函和基组的选择；介绍电子激发类型的判断方法以及Multiwfn支持的考察电子激发特征的分析手段；通过实例介绍吸收、荧光、磷光、ECD光谱的计算和绘制以及激发态的过渡态/IRC的计算，其中涉及TDDFT、ZINDO、EOM-CCSD、CASSCF等多种计算方法，以及中性分子、阴离子、配合物等各种不同体系。还举例介绍激发态质子转移（ESIPT）、激基复合物、单-三重态能量差（涉及热活化延迟荧光TADF、MR-TADF、Inverted Singlet−Triplet Gap体系）、自由基激发态的计算以及构象权重平均光谱的绘制等内容。对于计算中常见问题也专门进行讨论，诸如激发能为负怎么办、ghost态问题、激发态优化出现虚频、算多少态合适、理论光谱与实验光谱相符不好的原因、算出来的激发能特别低的原因、最大吸收峰位置怎么算最合理、如何理解激发态轨道、激发能与HOMO-LUMO gap的关系、算开壳层的自旋匹配的TDDFT方法、如何分析/表征电子激发、如何恰当认识势能面交叉对激发态优化的影响、如何自动批量绘制光谱、如何以最可靠的方式通过ECD指认手性物质绝对构型、如何将总光谱分解为独立的跃迁贡献便于讨论本质等
• 赝势与相对论量子化学初步：60多页。内容：相对论效应的本质和对化学问题影响详细讨论、相对论量子化学计算的初步知识（狄拉克方程、四分量/二分量/标量计算等）、旋轨耦合的考虑、赝势的思想/函数形式/类型、全面盘点主流赝势/赝势基组并对选用进行推荐（Lanl2MB/DZ、Lanl2TZ(f)、Lanl08(d)、Stuttgart及其各种形式、def2系列、dhf和dhf-2c系列、(aug-)cc-pVnZ-PP、seg-cc-p(wC)VnZ-PP、SDB-cc-pVnZ-PP、CRENB系列、SBKJC系列等）、模型核势、赝势/赝势基组的获取、在量化程序中使用赝势的方法技巧、基于赝势计算的各种实际例子（过渡金属配合物、镧系配合物）、计算超重元素的注意事项
• 磁相关性质的计算：90多页。内容：介绍磁屏蔽张量、GIAO/IGLO/CSGT、振动平均校正等概念，详细介绍NMR的原理和计算方法，深入讨论理论方法和基组的选用，介绍如何通过Multiwfn等程序绘制NMR图，介绍计算NMR又便宜又准确的标度法，讨论分子的异构层次对NMR的影响、氢键对化学位移的影响、溶质浓度对化学位移的影响，介绍分析化学位移变化规律的方法。全面总结理论计算的NMR与实验相符不好的可能原因。也介绍核独立化学位移（NICS）、核自旋-自旋耦合常数、磁化率的知识和计算。还介绍使用nmrdb.org和ChemDraw通过经验方法预测NMR谱，简要介绍基于NMR判断结构正确概率的DP4/DP4.2/DP5/DP4+/J‑DP4方法以及实现其自动化计算的PyDP4.py和DP4-AI
• 分子力学、QM/MM和ONIOM方法的原理与计算：110多页。内容：介绍分子力学的思想、成键和非键作用函数形式、常用的力场、原子类型、力场参数的设置和添加、量化程序中基于力场计算的方法和信息解读；介绍QM/MM的原理、价值、难点、QM与MM区域相互作用的描述方式、对边界的处理、QM和MM区划分的要点、可实现QM/MM的程序盘点和可行的组合；介绍ONIOM的原理、思想、具体实现细节、能量/导数/属性的计算、链接原子、S-value测试、溶剂的考虑、ONIOM方法存在的问题以及与QM/MM和混合基组做法的对比；通过实例详细演示如何对小分子反应和蛋白质体系做ONIOM计算；给出ONIOM研究蛋白质-配体氢键作用以及计算生物体系激发态的实例；简要介绍ONIOM辅助工具TAO和VMD中的ONIOM辅助插件molUP。 注：本节会详细讲解如何进行ONIOM(QM:MM)计算，但不讲如何通过程序实现QM/MM计算，这在北京科音其它计算化学培训班里涉及，比如北京科音CP2K第一性原理计算培训班（http://www.keinsci.com/workshop/KFP_content.html）
• (超)极化率的计算：70多页。内容：深入详细介绍极化率、超极化率的定义、形式，以及许多相关概念和问题（频率-色散效应、极化率与电离能的关系、分子的极化率与材料的极化率的关系等）；介绍理论方法和基组对计算(超)极化率的影响并推荐计算级别；介绍通过Multiwfn解析量子化学程序的输出得到和实验能高度吻合的结果；详细介绍有限场方式计算超极化率的方法和相关要领；介绍SOS完全态求和方法、机器学习计算极化率、双能级和三能级公式分析超极化率、(超)极化率密度的分析；介绍基于理论计算的分子极化率通过Clausius–Mossotti和Lorentz–Lorenz关系预测物质的介电常数和折射率；介绍如何通过Multiwfn计算Hyper-Rayleigh Scattering（超瑞利散射）的相关数据和绘图；简要介绍Multiwfn支持的单位球面表示法可视化分析（超）极化率张量；介绍如何计算振动极化率。
• 杂项：70多页。详细介绍这些问题的相关知识、计算要点并给出丰富的例子：量子化学计算中外电场和外磁场的考虑、背景电荷的设置以及产生的影响、分子和片段的电偶极矩、电多极矩、超精细耦合常数、g张量、光学旋转(ORD)
• MOPAC使用简介：20余页。内容：介绍做半经验计算飞快的免费的MOPAC程序的历史、功能、亮点、安装方法、常用关键词并通过实例进行演示，介绍使用Multiwfn非常方便快速地产生MOPAC输入文件、介绍如何观看优化轨迹和其产生的轨道
• 周期性计算原理简介与计算：40余页。内容：介绍素晶胞、复晶胞、k点、能带、布里渊区、DOS/PDOS/OPDOS、周期性体系计算的理论方法和基函数、泛函的选择、强相关体系的考虑、常用程序、以非周期性方式近似周期性计算的做法。注：本节讲的是周期性计算初步知识和如何利用量化程序里附带的简单的周期性计算功能进行计算，而专门做周期性计算需要用CP2K等第一性原理程序，这会在北京科音CP2K第一性原理计算培训班（http://www.keinsci.com/workshop/KFP_content.html）里详细讲授
• 量子化学程序盘点：50多页。内容：对几十种量子化学程序的功能、特点、特色进行详细介绍，对各程序的优缺点进行评价，对程序的选用进行推荐。此部分将使学员对各种量子化学程序有全面的认识，明白什么程序最适合解决自己的问题。