培训介绍

北京科音初级量子化学培训班为时四天（4*8=32小时，答疑时间另计），专门面向量子化学零基础和初学者开设。培训在介绍理论知识时并不像北京科音中级量子化学培训班那样侧重深入、全面、详尽、严谨，而是重在通过易于理解的语言把应用性量子化学研究者所必须了解的基本理论知识讲明白，令学员不面对大量枯燥公式也能正确掌握要领，从而很快就能上手不犯错地开展常见计算任务，以及正确理解计算结果并进行分析讨论。讲授者有非常丰富的授课经验和在互联网上长达17年以上的广泛答疑经验，对初学者学习的难点再清楚不过，因而在课程中对于初学者容易糊涂、犯错的地方都会着重讲解。培训始终强调将讲解的理论知识、程序操作与实际问题紧密结合，令学员们能够学以致用，故每个部分都有很多实例演示，并提供一定练习时间，期间会手把手指导学员进行计算操作。我们相信，初学者参加此培训由量子化学研究经验十分丰富的内行亲自指导，能比自己看网上的零零碎碎的信息自行摸索、鼓捣效率高得多，少走大量弯路！同时还能避免被网上流传的大量低水平资料中的错误信息所误导，导致白算很多数据或发表文章时被审稿人指出存在低级错误而吃大亏。本培训是新人踏入量子化学研究大门的特别理想、十分难得的捷径。本培训内容覆盖了发表应用性量子化学计算的SCI论文所需要具备的大部分理论和计算的基础知识。

提示：目前社会上有不少杂七杂八的收费高昂的劣质量子化学培训，内容基本都是一些非常零碎的计算例子东拼西凑而成的，内容毫无系统性和条理可言，讲授者自己对讲的东西往往都还是稀里糊涂一知半解，且绝大部分时间还都是参加者自己做练习，初学者参加几乎是白浪费时间，不仅回去后无法开始针对自己的问题进行计算，就连一个正确的知识框架也无法获得，甚至越学越糊涂！有的机构甚至是在讲怎么错误地做计算，坑害初学者。而北京科音的量子化学培训班是由研究经验丰富、对理论和计算程序理解得深入透彻的内行针对初学者们精心设计，将相关理论背景知识、基本计算原理、程序操作、经验技巧、计算实例进行全方位细致讲解，尽全力使得参加者一次性顺利入门，懂得如何正确、又快又好地做计算！

很值得一提的是，有些新人以为自己看了网上的一些帖子、一些推文、一些B站上的教学小视频，能用程序跑起来简单的任务而且程序没报错就算已经入门了、会做计算了，这真是过于天真了！实际上他们只是通过缺乏系统性和深度的介绍学了点皮毛、会一点最初级的程序操作而已（而且很可能学的还是错误的），就连基本的正确的知识架构都还没建立、掌握的理论计算的基本背景知识还都漏洞百出。以这样的水平做计算就跟无证驾驶一样，计算结果能不存在硬伤、遇到问题时能不懵圈、研究方法和结论能不被审稿人质疑才怪。这和通过本培训系统性学习所达到的真正的入门的程度还差的很远。他们参加本培训后才会真正意识到之前掌握的知识还有多么的欠缺、之前在胡算瞎算上白白耽误了多少宝贵时间！

参加本培训，学员不仅可以学习到本培训讲授的主题中的内容，只要和计算化学有关的问题，都可以在培训群里向知识面广阔的讲授者请教，讲授者会在力所能及的范围内尽力回答，并且根据其丰富的科研经验、论文发表经验和审稿经验，给出专业的指导意见，帮助学员做出成果、发表出优秀文章。

本系列培训已经引领大量初学者顺利地踏入了量子化学研究的大门、帮助他们最终做出了研究成果。关于本培训的更多介绍见《谈谈学量子化学如何正确地入门》（http://sobereva.com/355）。

本培训由于非常高的含金量、非常充实的内容以及良心的价格，得到了历届参加者们的高度好评！非常欢迎点击此链接查看历届本培训班的照片、记录以及学员们参加后的感想。例如第21届培训后学员感想摘录：

 

培训费用

每一届培训费用会酌情调整，目前培训费用如下。自费比公费便宜很多是为了尽可能减少自掏腰包学习的学员的经济压力。

• 学生自费价：1600元
• 教师（含博士后）以及企业人员自费价：1900元
• 学生公费价：2350元
• 教师（含博士后）公费价：2600元
• 企业人员公费价：2900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）、现场录音（没有现场录像）和电子资料（所有输入输出文件和补充电子文件）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。通过这些资料自学也有不错的效果（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）。如果有自学时没搞懂的，可以在下文提及的思想家公社QQ群里问，讲授者都会解答。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，可提供邀请函。

郑重声明：本培训的讲义、录音、电子资料皆严禁擅自复制、传播、倒卖。我们会经常对互联网进行搜索，以及钓鱼方式收集证据。在计算化学领域的诸多学术QQ群里、公众号、频道up主的订阅者里也都有大量北京科音往届的学员，当他们发现非法利用培训资料的行为时都会向我们举报。每本讲义在印刷时都加入了大量隐藏标记，并且在发放时做了登记，我们根据讲义内容可以直接查出来领取的学员姓名和联系方式。非法利用我们的培训资料的行为一经发现，必将严厉对涉事者追究法律责任、要求赔偿北京科音的经济损失、通报相关学校/单位。同时敬告某些人，切勿试图通过非正规途径获得本课程资源，否则一定会被坑，得到的会是过时版本（北京科音的讲义更新得很频繁）、残缺不全的资料、文字和图片模糊不清，等于花钱白打水漂，而且还无法通过身份核验而在思想家公社QQ群里成为VIP成员，因此得不到本培训讲授者卢天老师的专业、详细、耐心的答疑（答疑内容包括但不限于课上讲授的）。

 

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。

本培训讲授者为北京科音自然科学研究中心主任卢天。欢迎进入北京科音官网的“人才队伍”页面查看讲授者的介绍。

培训有专属的QQ群，现场培训结束后两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尽管在群里提问。即便在群解散后，我们依然会在精力允许的情况下无限期、无偿地在总计超过一万人的规模巨大、十分活跃的综合性计算化学QQ群“思想家公社”和高度专业、人气特别高的计算化学论坛“计算化学公社”中对学员学习培训内容和科研过程中遇到的问题进行解答。学员的重要专属福利：参加本培训的学员，在思想家公社QQ群里经管理员核验报名信息后，可以成为永久VIP成员，讲授者（即群主Sobereva）在回复VIP成员的提问时会远比回复普通群成员的优先级高得多、具体得多！详见公社QQ群VIP制度。参加过本培训，就相当于进入了真正专业的量子化学研究者的圈子！再也不怕找不到方向了。

本培训大体内容和讲授顺序如下。幻灯片总页数为800多页，培训提供的相关输入输出文件600多个，另提供其它诸多电子资料。

• 计算化学概述：介绍理论化学、量子化学、计算化学、分子模拟、第一性原理等概念的含义，介绍量子化学主要研究对象、计算要点、“模型化”的思想、常规研究过程。然后介绍一些量子化学实际研究例子，以令学员了解量子化学都能研究和解决哪些问题。之后将计算化学中最重要的两个组成，即量子化学和分子动力学的差异进行对比。之后讨论计算化学的意义和优势、缺点和劣势、当前发展形势。之后对主要的计算化学程序进行简要盘点。最后对量子化学波函数分析的概念和用途进行简要科普。
• 计算化学工作者的常识：考虑到有很多对计算化学零基础的学员，这部分对计算化学工作者必知的各方面常识进行简要介绍，包括：不同操作系统的特点、不同Linux的发行版本、虚拟机、编程与编译的相关问题、计算程序中数值表述和数值运算的几个问题、计算化学主要的期刊、计算化学网络资源、计算化学常用单位、设定文件路径的注意事项、计算化学学习方法和研究习惯等。还对购买量子化学研究用的计算机的配置进行推荐。
• 量子化学理论知识简介：首先介绍量子力学最初步的知识，包括薛定谔方程、哈密顿算符、一维谐振子体系和三维多粒子体系的处理、Born-Oppenheimer近似、分子体系的哈密顿、“理论方法”与“基组”的关系。之后介绍量子化学常用理论方法。其中首先对常见理论方法进行分类、简谈不同类型方法之间的精度和耗时关系，然后依次简要介绍Hartree-Fock、半经验方法、电子相关问题、组态相互作用、微扰理论、耦合簇方法，并对比不同后HF方法。之后讲量化研究领域使用得最广泛的密度泛函理论(DFT)的基本思想、Kohn-Sham DFT方程、交换/相关泛函的概念和分类、近来的发展、DFT-D色散校正，然后对常见的交换-相关泛函进行归类列举，评价DFT的现状和未来，对密度泛函计算中的格点积分方法进行简要提及。之后，对一般情况的计算方法的选择进行建议，根据研究的体系和问题对泛函的选用进行推荐，并且着重说明弱相互作用的计算级别选择。接下来介绍其它量化计算的常识性概念，包括分子轨道、自旋多重度、闭壳层与开壳层、gap、不同计算形式（R/RO/U）、轨道的称呼，并且结合许多实例细致说明体系净电荷与自旋多重度的设定问题。最后简要介绍能量导数的意义和用处。
• 基组：首先介绍与基组有关的基本概念，包括基函数、高斯型函数(GTF)、收缩型基函数、收缩度、壳层、极小基、扩展基、极化函数、弥散函数。之后介绍各种常用基组，包括Pople系列基组(6-31G、6-311G系列)、Dunning's相关一致性基组（cc-pVnZ系列）、Ahlrichs def2系列基组。然后对研究一般问题用的基组的选用进行建议，并对比不同基组的耗时。之后讨论基组选用的一些经验和原则，介绍混合基组的概念。然后对相对论效应和赝势相关的概念进行介绍，并且把常见的赝势和赝势基组进行盘点，并且给出赝势基组的选用建议，提及赝势使用时需要注意的问题。
  
• 量子化学程序的基础知识：对主流量子化学程序各方面基本知识进行介绍，包括程序基本特点、支持的功能、理论方法、导数支持情况、版本更新和版本差异、安装与配置、各种文件的用处、程序结构、遇到错误如何应对。然后详细介绍输入文件格式、书写注意事项、关键词的写法、关键词使用的注意事项、各种理论方法的输入、基组的输入、加DFT-D色散校正的方式、混合基组和赝势基组的使用，然后介绍程序在计算资源的使用方面的问题。接下来会介绍笛卡尔、内坐标的概念，以及体系坐标在输入文件中的书写方式。最后介绍程序的界面、自带的各种辅助工具。
• 可视化程序的使用与分子结构的构建：介绍常用分子可视化程序的界面、文件的载入与保存、各个按钮的用处、快捷键、一些重要操作技巧、片段的设定、对称化与点群的概念和利用、计算任务的提交，并特别提及程序对键类型的判断问题。期间会结合一系列实际体系演示如何以又好又快的方式构建种类多样、特征各异的分子。
• 单点能的计算与相关问题：介绍单点任务的基本概念，程序执行单点任务的具体流程。然后结合实际体系，详细解读输出文件里的各项输出的含义，介绍如何观看分子轨道图形、偶极矩矢量，以及考察一些相关信息（如原子电荷、HOMO-LUMO gap、轨道系数、SCF迭代细节）。之后再以一个开壳层体系为例，讲解怎么理解输出信息，获得自旋布居，绘制自旋密度图。之后讲解对MP2、双杂化泛函、CCSD(T)、半经验等各种常用级别怎么正确读取真正所需的信息，并且对后HF波函数的产生也进行说明。最后讲解若干与单点能计算有关的问题，包括不同条件计算的单点能之间的可比性问题、可以与单点任务搭配的常用的关键词、SCF不收敛的解决、利用对称性的重要性，并且对不同计算级别、设定下计算耗时进行对比以让初学者对不同情况下的耗时心里基本有数。
• 势能面：介绍势能面的基本概念以及与势能面相关的概念，包括原子受力、Hessian矩阵、力常数矩阵、驻点、极大点、极小点、鞍点、IRC、过渡态、分子振动、实频与虚频。对量子化学研究中涉及势能面的各种任务进行简要介绍。最后特别强调哪些因素会影响势能面，并进而会影响哪些计算结果。
• 几何优化：先介绍几何优化基本知识、量化中用的几何优化算法（牛顿法、准牛顿法、RFO、GDIIS、GEDIIS）、收敛的判断。然后介绍如何在量化程序中做几何优化，会介绍优化的具体细节流程、关键词的设定、计算级别的选用、收敛限、初猜结构的恰当设置问题，并结合实际化学体系的计算解读输出文件中的信息。然后介绍怎么观看优化轨迹、监控优化过程、考察收敛趋势、冗余内坐标的概念、优化中出错的解决。之后介绍限制性优化、冻结的设定。最后讲解若干与优化相关的问题，包括解决虚频的方法、优化中的对称性问题、几何优化不收敛/振荡的解决、原子/分子团簇的多构型和柔性分子的多构象问题、灵活强大的构型/构象搜索程序Molclus简介。
• 过渡态搜索：介绍什么是过渡态、什么情况没有过渡态、量化中对化学反应的研究方式。然后介绍量化程序寻找过渡态的基本算法、如何恰当构建初猜结构，并传授过渡态搜索的一些要点和经验，解释怎么判断过渡态的合理性。之后结合十几个化学反应例子，通过演示和练习帮助学员弄明白过渡态搜索的操作，由此学员将具备举一反三顺利研究其它反应的能力。例子十分丰富，包括氢转移、SN2反应、异构化反应、分子裂解、亲电加成反应、环加成反应、酯化反应、闭环反应、脱水反应、抽氢反应、过渡金属配合物配体解离反应、碳正离子重排等等。
• IRC的计算：介绍IRC的概念和实际用处，说明量化程序中与IRC任务有关的关键词，如何对关键词恰当进行设定、如何观看IRC轨迹、如何绘制各种性质随IRC轨迹的变化。然后结合一系列实际化学反应，解读输出文件里的信息，通过演示和练习令学员熟练掌握做IRC任务的流程。之后讲解一些做IRC任务的要领，比如如何针对不同研究目的恰当设定IRC计算参数，并说明如何解决常见问题，比如IRC往往刚走没几个点就莫名其妙自动停了。最后介绍反应能垒的概念，演示如何计算反应能垒和反应过程能量变化。
• 势能面扫描：先介绍势能面扫描的意义、用处。然后介绍刚性扫描在量化程序中的实现，通过不同实际情况进行举例、对输出信息进行解读。之后介绍柔性扫描的具体实现，并结合多个实例讲解如何正确理解柔性扫描结果、柔性扫描都有什么实际意义。
• 振动分析与红外、拉曼光谱：先介绍实际研究中对分子振动问题最常用的谐振模型的概念，以及基于它得到的谐振频率的特点。然后介绍怎么在量化程序中做振动分析，并讨论计算级别的选择、频率校正因子的概念和使用。之后结合实际体系，介绍怎么理解输出文件里的信息、怎么看振动动画，并说明理论红外光谱是如何产生的，以及如何绘制和分析。然后讲解同位素效应对振动分析的影响，以及如何在量化程序中设定同位素。之后在提供的练习中，学员将明白如何通过振动分析的结果指认实验光谱的峰、怎样通过振动频率的改变讨论化学环境/电子态的改变对键特征的影响。最后，介绍拉曼光谱的基本概念、计算原理以及如何通过量化程序计算并绘制出理论拉曼光谱。
• 热力学量与能量相关性质的计算：首先介绍与热力学量有关的基本概念，包括常见热力学量的定义、理想气体假设、热力学量当中的不同成份、热力学校正量等。然后介绍实际计算热力学量时候需要注意的问题，诸如计算级别的选择、同位素与压力的影响、正确的计算热力学量的流程等，并且介绍对于不同问题应当用什么热力学量进行讨论。接下来讲解在量化程序中如何计算热力学量，会讲解需要用的关键词、如何理解输出文件中的各种信息、不同情况下应当用的计算步骤。之后介绍计算小体系热力学量经常用的热力学组合方法的基本思想、原理，以及各种Gn和CBS系列热力学组合方法的精度与耗时关系，然后结合实例讲解如何在量化程序里正确使用热力学组合方法并恰当读取自己需要的数据。此节会给出大量实例和练习，学员将懂得如何计算各种类型体系的各种热力学量，如生成焓、异构化焓、燃烧焓、水合焓、化学或物理过程的自由能变。还会简要介绍北京科音开发的计算分子热力学量十分理想、好用的工具Shermo (http://sobereva.com/soft/shermo)并给出研究问题的实例。最后会介绍一些与热力学有关的量的概念和计算，包括平衡常数、Boltzmann分布、电离能、电子亲和能、质子亲和能、键能、反应速率常数。
• 溶剂模型：首先介绍溶剂效应的本质、溶解过程中能量方面的变化、溶剂模型的基本类型、自洽反应场的概念，并简单介绍主流溶剂模型PCM和SMD。之后讲解隐式溶剂模型对计算产生的影响、如何用用隐式溶剂模型计算溶解自由能、标准态转换问题。接下来讲解如何在量化程序里使用隐式溶剂模型，包括关键词讲解和实例演示。通过培训提供的练习，学员在明白操作的同时也将更深刻理解溶剂效应对体系各方面特征、相互作用能等方面可能产生的影响。最后，将通过一个实例说明某些情况下恰当纳入显式溶剂分子是多么至关重要。
• NMR的计算：首先介绍磁屏蔽张量的概念以及与实验上的化学位移的联系，然后对NMR计算适用的理论方法和基组进行推荐，之后讲解如何在量化程序里做NMR计算。将通过实例解读输出信息、展示如何获得化学位移数据、通过Multiwfn等程序绘制理论NMR谱、对峰进行指认。
• 激发态与电子光谱 Part 1（理论基础）：首先介绍激发态的概念、命名，以及与电子激发/激发态有关的概念，如吸收、荧光、磷光、振子强度、激发态寿命、内转换、系间窜越、外转换、振动弛豫、光化学，然后将跃迁过程的真实情况和理论计算时用的假想情况（忽略核振动）的关系进行说明。之后介绍理论吸收/荧光光谱是如何从理论计算数据得到的，谱图是如何受FWHM、振子强度等参数影响的，同时介绍电子圆二色谱(ECD)的产生原理。接下来介绍溶剂效应对电子激发和光谱的影响、怎么在实际计算中考虑。然后讲解电子激发计算时候可以用的理论方法、如何恰当选择计算级别，对TDDFT计算时用的泛函的选择会着重说明。然后讨论理论光谱与实验光谱相符不好的可能原因，介绍电子激发中的轨道跃迁的含义及其贡献的计算，系统地讲解电子激发的类型和区分方法。
  
• 激发态与电子光谱 Part 2（计算与分析实例）：首先介绍培训所用量子化学程序支持的与激发态有关的功能、支持的计算方法，然后对相关关键词的含义、如何恰当设定进行讲解，特别强调TDDFT计算时候计算的态数的设定问题。对激发态几何优化、振动分析、产生激发态波函数的方法也进行说明。之后，针对最常用的TDDFT方法，将结合实例解读激发态任务输出的各方面信息，说明如何绘制UV-Vis光谱，如何基于补色图粗略估计体系表现出来的颜色以及如何通过Multiwfn精确预测物质的颜色，也会演示ECD光谱的绘制、荧光/磷光发射能的计算和荧光光谱的绘制。之后也通过实例演示可以快速计算大体系吸收光谱的ZINDO方法的使用。前面的计算都是真空下的，接下来会结合实例说明如何在各种计算过程中正确纳入溶剂效应。最后，会强调容易被忽视的激发态优化过程中对称性变化问题，并示例对基态为开壳层的情况做TDDFT的方法。
• 计算化学相关书籍简介：介绍二十多本经典的量子化学相关著作，并且对专门从事量化理论研究和专门从事应用性量化研究的学员分别推荐书单，以供课后通过阅读进一步提升理论水平。