计算机在化学中的应用
超级计算机在化学研究中的应用
超级计算机在化学研究中的应用随着科技的不断进步，超级计算机的作用也越来越被人们所重视。
在化学研究领域中，超级计算机可以帮助化学家们计算和模拟分子、化学反应等复杂的过程，加快了化学研究的速度和效率。
本文将介绍超级计算机在化学研究中的应用。
超级计算机在药物发现中的应用药物发现是化学研究领域的一个重要分支。
超级计算机可以帮助化学家们从数以百万计的化合物中筛选出“候选药物”，并可通过模拟和计算进行初步预测药物的活性和副作用。
此外，超级计算机还可以模拟药物与活体内分子的相互作用，从而帮助化学家们优化药物结构设计和药品的分子机制。
超级计算机在新材料研究中的应用超级计算机在新材料研究中的应用越来越多。
例如，超级计算机可以通过模拟和计算分子间的相互作用，从而设计出新的材料，比如在太阳能电池和光催化领域中的应用。
同时，超级计算机还可以帮助化学家们分析和优化现有的材料的性质和特性，以改进它们的性能和可持续性。
超级计算机在环境保护中的应用环境污染是当今社会的一个重大问题。
超级计算机可以帮助化学家们模拟和计算大气、地表水、土壤等环境因素，从而预测未来的污染趋势和变化，并帮助制定和优化重要的环保政策。
此外，超级计算机还可以通过计算和模拟，预测和判断化学物质在环境中的行为和影响，从而更好地管理和控制污染物的释放和排放。
总结超级计算机在化学研究中的应用具有丰富的前景和方向，不断地帮助化学家们提高研究效率和质量，促进化学领域的创新和进步。
未来，我们相信超级计算机在化学研究中的应用将会越来越广泛和深入，并为人类的发展和进步带来更多的突破和进展。
计算机在化学中的应用 (原创)
计算机在化学中的应用计算机化学是将计算机科学、数学应用于化学的一门新兴的交叉学科,是化学领域的一个重要分支。
计算机化学的英文叫法有多种,如Computers&Chemistry、Computers in Chemistry及Computers on Chemistry。
有时文献中亦会出现Computer Chemistry,但应用较少。
计算化学(Computational Chemistry)通常指分子力学及量子化学计算等,与计算机化学有较大区别。
计算机与化学的联姻始于60年代。
其首先应用领域是分析化学。
因为分析化学的最本征特征是借助于诸种手段收集数据及其数据处理。
到了70年代,计算机化学得以突飞猛进的发展,几乎在化学的每一分支领域都结满了丰硕的成果。
当今的化学几乎无处不用计算机。
计算机(包括数学)已是化学的重要工具,同时计算机化学作为一个学科分支也在迅速发展。
本文拟就如下几个方面作一简单介绍。
一、数据库技术数据库是计算机科学领域中70年代出现的新技术。
化学中的许多数据库正是在70年代历经了由起步、发展,直至成熟的过程。
其中,最具代表性的是用于化合物结构解析的谱图数据库。
目前,几乎所有的大型分析测试仪器均带有数据库及其检索系统。
各种谱学手段的广泛应用对当代有机化学的发展起到了很大促进作用,因为这些物理方法和手段使人们能较精确地了解化合物的结构。
但是,谱图的解释是一较为繁琐,极为费时的工作。
然而,随着计算机技术的发展极大地推进了这一领域的革新。
计算机辅助谱图解析方法可粗略地分为两大类:直接谱图库手段,即谱图检索，间接谱图库手段,包括波谱模拟、模式识别和人工智能。
目前,应用最广泛的是谱图库检索。
此处顺便提及:数据库,英文一般用database或databank表示,而数据库检索却常用librarysearching一词。
所谓谱图库,目前用于结构解析的主要是指质谱、核磁谱和红外光谱。
二、有机化合物结构自动解析该类研究属于人工智能的范畴。
计算机在化学中的应用
学习体会通过学习计算机在化学中的应用，最大的收获就是学会用计算机软件来处理化学问题。
体现在如下几个方面：1 学习Origin软件来处理化学实验中的许多数据，使对各种数据的处理变得简单和高效，大大地简化了使用计算器的过程，只需输入正确的计算公式就能得到自己想要的结果。
并且能够绘制比较精确的图表，相对手工在坐标纸上绘制是非常省时间和高效的。
而且还可以按照要求来绘制图表。
2学习公式编辑器充分的学会了用计算机来编制公式，尤其是对那些开始觉得复杂的公式进行编辑，通过学习，使自己能够按要求来绘制。
为自己在今后的论文书写和工作生活中奠定了一定的基础。
3 学会了实验装置图的绘制。
利用Chemsketch和Chemdraw来绘制实际实验过程中搭建的实验装置，虽然两个软件可以绘制实验装置图，但是侧重点和方法不同，在学习的过程中通过老师的对比讲解，使自己能够清晰的认识到两个软件的特点。
因此，在今后的学习中可以按照不同的要求选择合适的软件来绘制，做到扬长避短。
4 学会了对各种结构式的绘制。
在化学学习中，分子式与结构式都是很重要的，可以说结构式是化学的骨架，尤其是有机化学。
在Chemsketch中对结构式的学习让自己具备了一定的基本功，对以后的学习具有很大的帮助。
5 学会了一些小软件的合理运用。
例如分子量计算软件和Electrochemical Cells 。
这些具有特定功能软件在学习生活中也很重要，作为高分子的学习者，分子量计算软件就更加重要，所以要求自己进行学以致用。
第二个收获就是从老师身上学到了科研工作者的严谨作风。
在课堂上，老师对各种软件的操作步骤和软件的区别都一一介绍，即使的细小的区别老师都详细介绍，使自己能够了解其中的奥秘。
尤其是对软件的发展史，不仅开阔了自己的眼界而且激发了自己的学习兴趣。
此外，老师在讲解的过程中注重学生思维的开阔，对问题的解决讲授不同的方法，使自己能够各种方法中选择适合自己的。
这样对自己的学习这门课程更加有帮助。
计算机与化学
计算机与化学计算机科学和化学是两个不同领域的学科，但在现代社会中，它们之间却有着紧密的联系和相互影响。
计算机科学的快速发展为化学研究带来了许多创新工具和技术，而化学的发展也为计算机科学提供了一系列问题和挑战。
本文将探讨计算机科学和化学之间的关系，重点介绍计算机在化学研究中的应用和化学对计算机领域的影响。
一．计算机在化学研究中的应用1. 分子建模与仿真计算机科学为化学研究提供了强大的分子模拟工具。
通过计算机模拟，化学家可以构建分子的三维模型，预测其性质和行为。
这对于新药物研发、材料设计等具有重要意义。
从分子水平上理解化学反应的机制，通过模拟实验，可以加速实验过程，并为实验提供参考和指导。
2. 药物设计与筛选计算机在药物设计与筛选中发挥了重要作用。
结合化学信息学和机器学习技术，科学家可以利用计算机筛选大量化合物，寻找具有潜在药效的分子。
通过计算机模拟与预测，科学家可以预测潜在药物的相互作用、生物活性等特性，从而提高药物研发的效率和成功率。
3. 化学计算与数据处理计算机计算在化学研究中的应用非常广泛。
从量子化学计算到分子动力学模拟，计算机可以帮助科学家解决许多化学问题。
此外，计算机还可以处理和分析大量化学实验数据，揭示其中的规律和关联。
二．化学对计算机领域的影响1. 量子计算量子计算是计算机科学领域的一个前沿研究方向，而其中的量子化学是重要的应用领域之一。
量子计算可以模拟和求解复杂的量子体系，在解决分子结构、化学反应动力学等问题上具有巨大潜力。
化学的发展也为量子计算提供了一系列计算算法和方法的启示。
2. 生物计算生物计算是一种借鉴生物体自身结构和机制的计算模型，它源于对生命的深入理解。
化学在生物计算领域起到了重要作用，数以化学反应和分子相互作用为生物计算模型的构建提供了基础。
三．计算机与化学的前沿交叉研究当前，随着计算机技术和化学科学的不断发展，两者之间的交叉研究也呈现出越来越密切的趋势。
例如，计算机在化学机器人和化学合成自动化中的应用，通过智能算法和机器学习的引入，大大提高了化学实验的自动化程度和效率。
计算机在化学工程中的应用(精选5篇)
计算机在化学工程中的应用（精选5篇）计算机在化学工程中的应用范文第1篇随着计算机硬件和软件的飞速进展，计算机的应用已深入到各个专业领域。
将计算机技术与其他学科交叉融合，形成了浩繁以计算机应用为核心的新技术、新手段和新兴学科。
将计算机科学、数学应用于化学形成了计算机在化学中的应用（又称计算机化学）这个新兴化学分支学科[1]，重要讨论领域有：化学数据库技术、化学结构与化学反应的计算机处置技术、化学中的人工智能方法、计算机辅佑襄助分子设计、计算机辅佑襄助合成路线设计等[1—3]。
将计算机与应用数学、统计学和计算机科学交叉融合形成了化学计量学这个新兴化学分支学科[1—4]，其基本任务是讨论运用数学、统计学、计算机科学、其他相关学科的理论与方法优化化学量测过程,并从化学量测数据中最大限度地取得有用的化学信息[4]。
将计算机和计算机网络技术应用于化学信息处置形成了化学信息学这个新兴化学分支学科。
它利用计算机技术和计算机网络技术，对化学信息进行表示、管理、分析、模拟和传播，以实现化学信息的提取、转化与共享，揭示化学信息的实质与内在联系，促进化学学科的学问创新[5—6]。
计算机在化工领域中的应用已经特别广泛和深入，比较典型的应用有：试验数据的分析与处置、化工过程分析与开发（计算机仿真）、化工过程设计（工艺计算，计算辅佑襄助绘图）、化工过程掌控、化工信息管理和化工文献检索与管理[7—15]。
在这个背景下，化工类的工程技术人员假如没有较强的计算机应用本领，将直接影响到其对工作岗位的胜任程度。
当前大学阶段的计算机应用本领培育重要集中在低班级阶段，在高班级阶段由于教学重点转移到专业基础课和专业课，往往忽视了对计算机应用本领的连续培育，造成毕业生的计算机应用本领不能充足实际需求。
本讨论以武汉科技大学化学工程与技术学院化学工程与工艺专业为例对化工专业本科生高班级阶段强化计算机应用本领培育进行一些初步探究，以期提高毕业生的计算机应用本领。
计算机在化学化工中的应用.第3版
计算机在化学化工中的应用.第3版
计算机在化学化工中的应用已经发展了很多年，从最初的以提高工作效率为目的，到现在的利用计算机技术开发出新的化学反应和分析方法，计算机在化学化工领域的应用日益广泛。
1、计算机技术在化学反应中的应用：计算机可以帮助化学家精确地预测化学反应的过程，从而可以更有效地控制反应的过程，提高反应的效率。
此外，计算机还可以帮助化学家设计新的反应方法，从而探索新的反应类型。
2、计算机技术在化学分析中的应用：计算机技术可以帮助化学家以更精确的方式进行化学分析，其中最常用的是计算机辅助分析（CAA）。
CAA可以帮助化学家快速准确地测量和分析物质的组成，从而更好地了解化学反应的机理。
3、计算机在化学工程中的应用：计算机可以帮助化学工程师更有效地优化化学工艺，从而提高生产效率。
此外，计算机还可以帮助化学工程师分析和模拟化学反应，从而更好地了解化学工艺的运行状况。
计算机在化学中的应用
计算机在化学中的应用
计算机在化学中的应用非常广泛，主要分为以下几个方面：
一、计算机在化学结构中的应用
计算机在化学结构中的应用可以帮助化学家分析复杂的化学结构。
可以帮助化学家更准确地了解分子结构的特征，从而帮助他们更轻松地研究化学反应。
例如，通过使用计算机化学结构程序，化学家可以计算分子振动模式，水合和离子吸引等。
二、计算机在反应动力学中的应用
计算机可以分析不同化学反应的流程，模拟现实反应的情况。
它可以用于预测最有可能发生的特定化学反应，并可以确定不同反应路径之间的竞争关系。
有时，计算机还可以预测物质的结构动力学，帮助发现新的有用化合物。
三、计算机在模拟研究中的应用
计算机可以用于模拟实验室中的反应条件，从而帮助化学家更好地了解反应机制。
这样，它们可以用于找出控制反应所必需的条件，让反应更加有效，同时减少有害物质的排放。
实验室外部的条件和机理可以用计算机模拟技术来优化，从而改进反应机制。
计算机在化学教学中的应用
计算机在化学教学中的应用随着科技的不断发展，计算机在各个领域都得到了广泛的应用，化学教学也不例外。
计算机在化学教学中的应用将教学资源数字化，提高了教学效率和质量，为学生提供了更加便利的学习方式。
本文将就计算机在化学教学中的应用进行探讨，并举例说明其在实际教学中的具体应用场景。
一、虚拟实验室传统的化学实验室设备昂贵且安全隐患较大，而使用计算机模拟虚拟实验室可以大大降低实验成本，提高实验效率。
学生可以在虚拟实验室中进行各种化学实验，观察反应过程和结果，了解实验原理，培养实验操作技能。
通过虚拟实验室的实践，学生能够在安全的环境下进行实验，同时增加了实验的趣味性和互动性，提高了学生对化学实验的兴趣和学习积极性。
二、多媒体教学计算机可以将文字、图像、音频、视频等多种媒体元素结合在一起，形成生动形象的多媒体课件，为教学提供更直观、生动的展示方式。
化学概念、实验操作步骤、反应过程等可以通过多媒体展示，帮助学生更好地理解和吸收知识。
教师可以利用多媒体教学软件设计丰富的教学内容，使得课堂更加生动有趣、互动性更强，提高了学生的学习兴趣和课堂参与度。
三、模拟软件计算机模拟软件可以模拟化学反应、分子结构、物质性质等过程，帮助学生深入理解抽象复杂的化学概念。
学生可以通过模拟软件进行交互操作，调整实验条件，观察实验结果，探究化学规律。
模拟软件还可以帮助学生解决问题、进行实验设计、预测实验结果，培养学生的分析和解决问题的能力。
通过模拟软件的使用，学生可以在不断的实践中巩固和拓展知识，提高实验技能和思维能力。
四、网络资源计算机网络为教学提供了更广阔的资源空间，学生可以通过网络获取化学课程资料、视频讲座、教学案例等丰富的学习资源。
教师可以利用网络资源设计课程、布置作业、进行评价，提高了教学的灵活性和多样性。
网络资源还可以帮助学生进行在线学习、互动交流，促进学生之间的合作学习和思想碰撞，拓宽了学生的视野和学习空间。
五、个性化学习计算机技术可以根据学生的不同学习需求和水平，提供个性化的教学内容和学习方案。
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ZnO的分级结构
摘要：纳米氧化锌是一种用途非常广泛的新型无机功能材料，大量应用于石油化工、涂料工业、电子激光材料等领域。
当氧化锌粒径达到纳米级时，由于晶粒的细微化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了许多宏观物体所不具有的优异性能，如高透明度、高分散性、压电性、荧光性、吸收和散射紫线能力等。
近年来发现它在催化、光学、磁学、力学等方面展现出许多特殊功能，使其在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域有重要的应用价值，具有普通氧化锌所无法比拟的特殊性和用途。
球状纳米氧化锌在纺织领域可用于紫外光遮蔽材料、抗菌剂、荧光材料、光催化材料等。
由于纳米氧化锌一系列的优异性和十分诱人的应用前景，研发纳米氧化锌已成为许多科技人员关注的焦点。
ＺｎＯ是一种重要的ＩＩ—Ｖｌ族宽禁带半导体材料，室温下能带带隙为３．３７ｅＶ，具有较高的室温激子束缚能（６０ｍｅＶ）和很好的化学稳定性及热稳定性。
低维ＺｎＯ纳米结构在场发射、紫外探测、紫外激光器、太阳能电池、压电材料、气体传感器和光催化等领域具有广阔的应用前景口。
近年来，纳米科学领域的研究者们运用各种方法制备了多种形态奇异的ＺｎＯ纳米结构材料，如纳米线、纳米带、纳米梳、四脚结构、纳米螺旋，以及其它纳米结构等，为制作相应的纳米器件提供了材料基础。
了制备新的ＺｎＯ纳米结构和改善ＺｎＯ纳米材料的性能，通常在反应物中添加其它元素，如Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｉｎ等。
目前已获得了多种形貌的ＺｎＯ纳米结构。
Ｙ．Ｄ．Ｌｉ等人通过热蒸发Ｃｕ蚀刻的锌粉制备出ＺｎＯ多脚纳米结构Ｚ．Ｌ．Ｗａｎｇ等人利用ＺｎＯ、ＳｎＯ：和石墨粉末混合物做反应物，用两步高温固气沉积过程合成了六叶螺旋桨形状的ＺｎＯ纳米结构Z．Ｙ．Ｌａｏ等人利用热蒸发ＺｎＯ、Ｉｎ：Ｏ和石墨混合物的方法制备出ＺｎＯ纳米桥状和钉状结构。
常见的制备半导体纳米材料的方法有激光烧蚀法、分子束外延法、有机金属化学气相沉积法、热蒸发法等，其中热蒸发法由于操作容易、重复性高和成本低等优点，得到普遍采用。
本篇报道在氩气气氛中，利用低温热蒸发高纯锌粉（９９．９９％）和ＭｎＣ１２・４Ｈ２０混合物的方法制备出了一种新型高质量的ＺｎＯ分级微纳结构，通过场发射扫描电镜、ｘ射线衍射等对制备的ＺｎＯ分级微纳结构的晶体结构和形貌进行了表征，简单地阐释了其生长机理，并对它的室温光致发光（ＰＬ）行为进行了研究，结果表明，ＺｎＯ分级微纳结构中氧空位缺陷较少，具有良好的发光。
正文：氧化锌晶体有三种结构：六边纤锌矿结构、立方闪锌矿结构，以及比较罕见的氯化钠式八面体结构。
纤锌矿结构在三者中稳定性最高，因而最常见。
立方闪锌矿结构可由逐渐在表面生成氧化锌的方式获得。
在两种晶体中，每个锌或氧原子都与相邻原子组成以其为中心的正四面体结构。
八面体结构则只曾在100亿帕斯卡的高压条件下被观察到。
纤锌矿结构、闪锌矿结构有中心对称性，但都没有轴对称性。
晶体的对称性质使得纤锌矿结构具有压电效应和焦热点效应，闪锌矿结构具
有压电效应。
纤锌矿结构的点群为6mm（国际符号表示），空间群是P63mc。
晶格常量中，a = 3.25 埃，c = 5.2 埃；c/a比率约为1.60，接近1.633的理想六边形比例。
在半导体材料中，锌、氧多以离子键结合，是其压电性高的原因之一。
力学性能
氧化锌的硬度约为4.5，是一种相对较软的材料。
氧化锌的弹性常数比氮化镓等III-V族族半导体材料要小。
氧化锌的热稳定性和热传导性较好，而且沸点高，热膨胀系数低，在陶瓷材料领域有用武之地。
在各种具有四面体结构的半导体材料中，氧化锌有着最高的压电张量。
该特性使得氧化锌成为机械电耦合重要的材料之一。
ＺｎＯ分级微纳结构的化学成分中只有锌和氧，两种元素的原子数比约为１，没有发现其它元素。
经计算，其晶格常数分别为ａ=３．２５Ａ，ｃ＝５．２０Ａ。
从XRD谱图中可以看到，三个最主要的衍射峰分别位于２０—３１．８o、３４．４o和３６．３o处，分别对应六方纤锌矿结构ＺｎＯ的（１００）、（００２）和（１０１）晶面。
这三个衍射峰中，（００２）衍射峰强度与六方相ＺｎＯ卡片比较有显著增强，说明制备的ＺｎＯ微纳结构有较明显的（００２）生长取向。
样品的ＸＲＤ谱峰中没有发现其它杂质衍射峰，说明我们制备的样品是纯六方纤锌矿结构的ＺｎＯ纳米结构的。
纳米结构的生长机制主要有气一液一固（ＶＬＳ）和气－固（ｖｓ）两种生长模型。
前者需要有金属催化剂，其显著形貌特点是存在纳米催化剂颗粒。
在气－固（ｖｓ）生长机制中，纳米结构生长过程中
不需要使用金属催化剂，反应物在高温区加热变成蒸气，被载气输运到低温区沉积生长，直接由气态转化成固态唧。
在我们的体系中没有加入任何催化剂，也没有观察到纳米催化剂颗粒，表明产物ＺｎO分级微纳结构生长过程遵循ＶＳ机制。
利用低温热蒸发法合成了大量的六方相结构的氧化锌分级微纳结构。
微纳结构由直径大约为１-３微米的ＺｎＯ微米线和在其表面上生长的厚度约为１００ｎｍ的ＺｎＯ纳米片分枝组成。
室温光致发光测试结果显示，氧化锌分级微纳结构具有很强的紫外近带隙发光，而缺陷发光很弱，说明所获得的微纳结构具有较好的结晶性和较少的缺陷，这为氧化锌分级微纳结构的应用提供了可能。
ZnO半导瓷微观结构的总图象是：以主晶相ZnO晶粒为母体，在粒间分布着富铋相的粒间层，而尖晶石相及焦绿石相以微细弥散的晶粒形式分布于以富铋相为主的粒间层中。
在ZnO压敏电阻器的研究早期，曾将ZnO半导瓷的微观结构设想为富铋的粒间相紧密地包封着陶瓷中的每一个ZnO晶粒。
即认为富铋粒间层形成连续相，而ZnO晶粒则弥散于连续的晶粒相之中，并估计出粒间层平均厚度在20-200mm之间。
但经过近几年来一系列高分辨率电子显微镜及其它新型的微观分析技术的观测研究，证明这种微观结构模型并不符合真实情况，在许多情况下，ZnO
晶粒之间的粒间层的厚度小于1-2mm有时甚至观测不到粒间层，即ZnO晶粒与ZnO晶粒直接接触。
ZnO半导瓷微观结构的近代模型认为，富铋粒间相主要存在于多个ZnO晶粒所构成的多晶粒结中，ZnO-ZnO 晶粒接触可分为三个区域：
A区：这里有一层厚度的晶界相，它是多晶粒顶角部位，在该区域可能有尖晶石相，富铋相以及各种杂质相互作用所形成的无定形相存在。
B区：有一层薄的晶界层，它的电阻比晶粒高的多，这就形成了一个SIS异质结。
C区：此区不存在晶界层，在ZnO晶粒间只存在极薄的一层富铋偏析相，可视为SS均质结。
参考文献：[1]樊世民，非金属矿物粉体表面纳米化修饰研究北京：清华大学，2004
[2]Yang Z Z.OpalHydrogelsDerived BySulfonation OfPolystyreneColloidalCrystals[J].MacrolMaterEng,2002,287(9):627-633.
[3]NiuZ.Polyaniline-Silica CompositeConductiveCapsulesand HollowSpheres[J].AdvFunct Mater,2003,13(12):949-954.
[4]郝恩才.复合半导体纳米微粒的合成、组装及其性质研究[D].长春:吉林大学,1999.
[5]分级微纳结构氧化锌的制备及其光致发光彭智伟，陈鹏，万强，邹炳锁湖南大学微纳技术研究中心，湖
南长沙410082纳米科技第7卷第1期2010年2月
[6]球状和树枝状纳米氧化锌的制备及形貌影响因素分析孙继锋1,2，尚通明2，朱江3，潘成杰3（1.江苏
工业学院化学化工学院，江苏常州213164; 2.江苏技术师范学院化学化工学院，江苏常州213001;3.江苏盐
城滨海环保局，江苏盐城224555）江苏技术师范学院学报（自然科学版）第15 卷第3 期2009 年9 月。