• NN-VRCTST：神经网络技术与变反应坐标过渡态理论结合，用于无障碍反应速率常数的测定

  在化学反应动力学中，确定无势垒反应的速率常数一直是一个重要的挑战。这类反应的特点在于其反应路径上不存在明确的鞍点，因此缺乏典型的能量壁垒。这使得传统的过渡态理论（Transition State Theory, TST）难以直接应用，因为TST通常依赖于对过渡态的准确描述。然而，通过变量反应坐标TST（Variable Reaction Coordinate Transition State Theory, VRC-TST），研究人员能够更有效地计算无势垒反应的速率常数。VRC-TST的核心在于通过蒙特卡洛采样对势能面（Potential Energy Surface, PES）进行探索，从而

  来源：Journal of Chemical Theory and Computation

  时间：2025-10-23

• 利用跨相关的F12方法对基态和激发态进行平衡描述

  电子结构计算是研究分子和原子体系的基础，它对于理解化学反应、材料性质和光谱行为至关重要。在这一领域，显式相关方法（explicitly correlated methods）提供了一种有效的手段，用于精确描述电子间的相互作用。这些方法通过将电子间的距离作为显式变量引入波函数，从而更好地捕捉电子间相互作用的短程相关效应。其中，R12/F12方法因其在描述电子相关作用方面的优势而受到广泛关注，特别是它们在处理分子基态能量和一些激发态性质时表现出色。传统的R12/F12方法在构建显式相关项时，仅考虑参考行列出的占据轨道（occupied orbitals）之间的电子对。这种设计使得方法在描述基态时更

  来源：Journal of Chemical Theory and Computation

  时间：2025-10-23

• 分子系统的局域势泛函嵌入理论：从精确密度泛函角度出发的基于局域轨道的嵌入方法

  最初在密度矩阵嵌入理论（DMET）背景下提出的基于局域轨道的量子嵌入方法，现在从晶格密度泛函理论（DFT）的角度重新进行了探讨。该理论被推导为一种原理上的精确表述（即能够完全考虑所有电子构型之间的相互作用），其中局域轨道的占据情况被视为系统的密度。对于任何电子哈密顿量（无论是模型哈密顿量还是从头算得到的哈密顿量），都可以使用这种表述方法。由此我们得出了一种精确的关系：全尺寸的Kohn–Sham（KS）晶格系统的局域Hartree交换相关（Hxc）势能与每个嵌入片段上单独调整的嵌入化学势之间的关系，这种调整使得KS晶格系统和嵌入后的簇系统都能再现完全相同的局域密度。当使用在强关联体系下具有合理性

  来源：Journal of Chemical Theory and Computation

  时间：2025-10-23

• 相似性约束的CC2方法：朝向高效耦合簇非绝热动力学在激发态中的应用

  在分子科学领域，非绝热分子动力学模拟对于理解分子在激发态下的行为至关重要。这些模拟能够揭示电子和核运动之间的耦合效应，这是在传统绝热近似无法准确描述的情况下发生的。然而，传统的耦合簇（Coupled Cluster, CC）模型在处理相同对称性激发态之间的锥形交叉点（conical intersections）时，存在一些关键的缺陷。这些缺陷主要表现为在接近锥形交叉点时，模型可能产生非物理的复数激发能，这限制了其在非绝热动力学研究中的应用。为了克服这一限制，研究人员开发了相似性约束耦合簇理论（Similarity Constrained Coupled Cluster, SCC），该理论在描述

  来源：Journal of Chemical Theory and Computation

  时间：2025-10-23

• 基于力场驱动的反映射方法在多尺度分子动力学中的应用

  分子动力学（MD）是一种强大的模拟技术，能够以原子级分辨率捕捉分子和 macromolecular 系统的动力学行为和平衡性质。然而，由于 MD 所能达到的时间和空间尺度有限，它在实际应用中面临诸多挑战。为了解决这些问题，人们开发了多种粗粒度（CG）和多尺度方法。其中，多尺度分解（MF）是一种有前景的多尺度框架，它提供了一种自洽且高效的方式来同时演化原子级和粗粒度状态，而无需对粗粒度模型进行校准。MF 通过将粗粒度状态重新映射到一组与之一致的全原子微观状态来实现这种协同演化。在这项研究中，我们提出了一种基于力场驱动的重新映射方法，该方法在准确性和数值稳定性方面优于现有方法，从而允许在多尺度模拟

  来源：Journal of Chemical Theory and Computation

  时间：2025-10-23

• 用于溶液中分子光学旋转色散的高效子系统TDDFT计算：以乙腈中的诺博尔酮为例，探讨构型平均方法的收敛性

  我们通过子系统TDDFT（sTDDFT）对从经典分子动力学（MD）轨迹中提取的快照，对溶液中手性分子的光学旋转色散（ORD）计算进行了全面研究。作为典型示例，我们研究了丙酮腈中norbornenone的ORD。要揭示溶剂效应对ORD的微观影响，需要一个明确的量子化学溶剂化模型和稳健的构型采样，这使得此类计算在计算上极其复杂。在这里，我们利用sTDDFT研究了ORD信号随着所考虑的溶剂化壳层大小以及构型采样中快照数量的增加而收敛的情况，以及这两个因素之间的相互依赖性。我们发现，即使对于相对较小的溶剂化簇，也需要考虑数千个快照才能准确捕捉到溶剂化效应。通过系统研究逐渐增大的溶剂笼结构，我们观察到丙

  来源：Journal of Chemical Theory and Computation

  时间：2025-10-23

• 诺尔斯（Knowles）从稳态条件出发的分区方法：单参考和多参考情况

  研究表明，涉及多体微扰理论（PT）一阶波函数的稳态条件能够引出Knowles（J. Chem. Phys, 156, 011101 (2022) 最近提出的划分方法。这种方法便于将多参考（MR）PT方案直接推广到以零阶单体哈密顿量为基础的情况。该方法的本质在于对一阶相互作用子空间中的单体积分进行优化，从而在性能上优于Møller–Plesset（MP）类型的方法。基于稳态条件的扩展是在多配置PT（frame MCPT, fMCPT）的独立于枢轴的变体中实现的，它纠正了我们之前对MR方法的改进中的不足。所得到的PT级数与在完整活性空间PT（CASPT）形式主义中基于稳态条件的扩展结果非常接近。数

  来源：Journal of Chemical Theory and Computation

  时间：2025-10-23

• 多分子系统中决策器的非参数确定方法

  在现代科学中，分析大规模的纵向数据集以理解多分子系统中的动态过程是一项重要而具有挑战性的任务。这些系统在不同物理状态之间发生转变，如分子聚集、蛋白质结晶和大分子聚合等，广泛存在于自然界中。传统的分析方法通常通过将高维的分子构型空间投影到少数几个反应坐标（Reaction Coordinates, RCs）上，以简化对系统动态行为的描述。然而，这种投影方法存在一些关键问题，尤其是如何选择最优的反应坐标，以及如何确保其在不同时间尺度下都能准确描述系统的动力学特性。反应坐标的选择是影响模拟与实验结果一致性的关键因素之一。通常，物理启发的反应坐标可以提供更直观的描述，但它们往往引入记忆效应，导致非马尔

  来源：Journal of Chemical Theory and Computation

  时间：2025-10-23

• 基于力与动量（FM）和投影力与动量（PFM）退相干率校正的轨迹面跃迁（TSH）动力学方法在多维分子体系中的应用与评估

  引言：非绝热动力学与轨迹面跃迁方法中的退相干问题在光化学和光物理过程中，分子吸收光子后跃迁到电子激发态，随后可能发生一系列复杂的非绝热过程，如内转换、系间窜越等，这些过程通常涉及多个电子势能面之间的耦合。轨迹面跃迁（Trajectory Surface Hopping, TSH）是一种广泛使用的半经典方法，用于模拟此类非绝热动力学。在TSH中，核运动用经典轨迹描述，而电子波函数则通过求解含时薛定谔方程（TDSE）来传播。然而，标准的TSH方法存在一个关键问题，即“过度相干”（overcoherence）：由于忽略了核波包在不同电子态上的分离，该方法会高估电子态之间的量子相干性持续时间。这种缺陷

  来源：Journal of Chemical Theory and Computation

  时间：2025-10-23

• 基于金砖国家的离子液体生成方法与人工智能辅助筛选技术：深入探讨电解质中锂离子传输的机制原理

  离子液体（ILs）由于其低挥发性、不易燃性和优异的电化学稳定性，成为可持续能源存储设备的理想电解质。然而，由于相关数据的缺乏，阻碍了其在多种应用中的合理设计。在这里，我们提出了一种基于BRICS框架的方法，构建了迄今为止最大的离子液体数据库，该数据库包含167,350种阳离子、2,460种阴离子以及近10^8种潜在的离子液体。通过高通量密度泛函理论（DFT）计算和文献检索，我们为数据库中的离子液体积累了约10^5个标记属性，这为开发预测约10^7种离子液体电导率、电化学窗口和熔点的AI模型奠定了基础。研究结果表明，即使在数据量较小的情况下，XGBoost和MLP模型也能表现出最佳性能，而基于图

  来源：Journal of Chemical Information and Modeling

  时间：2025-10-23

• 将反应性量子力学分子动力学模拟与诱变技术、晶体学及酶动力学相结合，揭示异氰酸酯水解酶催化作用的合理步骤

  酶的催化机制研究是理解生物学和生物化学中复杂反应过程的关键。为了更深入地揭示酶的反应机制，需要了解化学反应中每个步骤的原子级细节。然而，目前的实验方法在获取这些细节方面存在局限性，尽管近年来X射线自由电子激光（XFEL）和同步辐射技术的出现显著提升了时间分辨结构研究的能力，使得对酶中间体的原子结构有了更清晰的了解。这些研究在某些情况下可以提供酶催化反应所需的原子级信息，但仍然难以全面覆盖所有细节。在这一背景下，经典分子动力学（MD）模拟可以提供酶结构和动态的详细信息，而加入量子力学（QM）电子结构计算则能够模拟和表征化学反应，揭示更深层次的反应机制。例如，混合量子力学/分子力学（QM/MM）方

  来源：Journal of Chemical Information and Modeling

  时间：2025-10-23

• 利用深度学习和泛癌蛋白质组学技术，绘制蛋白质-蛋白质相互作用中依赖磷酸化位点调控的上下文图谱

  磷酸化过程动态地调控着蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络，该网络控制着细胞信号传导；而其失调常常导致恶性转化和神经退行性疾病。我们提出了PhosPPI-SEQ这一可解释的深度学习框架，用于识别在功能上调控PPI的磷酸位点。该模型结合了预训练的Transformer架构和交叉注意力机制进行微调，既实现了高预测精度，又产生了具有生物学意义的注意力模式。将PhosPPI-SEQ与基于泛癌症组学数据的回归模型相结合，我们绘制出了在六种癌症类型中参与PPI调控的特定磷酸位点图谱，并通过表观遗传调控的实验验证了这些结果。值得注意的是，HDAC1在S421或S423位的过度磷酸化会增强其与KDM1A的结合

  来源：Journal of Chemical Information and Modeling

  时间：2025-10-23

• 利用路径查找算法进行相变研究：复制交换蒙特卡洛方法的战略性应用

  复制交换方法是一种有效克服分子模拟中缓慢松弛现象的工具，但其效率在很大程度上取决于复制体的数量、间隔以及它们之间的交换概率的选择。在这里，我们提出了一种基于Dijkstra算法的新优化方案，该方案通过在图上表示复制体及其交换概率来构建最优的交换路径。该方法借鉴了计算机科学中广泛使用的路径查找技术（包括在游戏算法中的应用），确保转换过程沿着熵梯度最小的路径进行，从而即使在临界点或相变区域附近系统松弛缓慢的情况下也能显著加快采样速度。这种方法为提高复制交换效率提供了一种系统性的方法，并为控制松弛动力学提供了新的见解，这一点通过应用于Lennard-Jones体系统的固液相变得到了验证。

  来源：Journal of Chemical Information and Modeling

  时间：2025-10-23

• 通过分子动力学（MD）、量子力学/分子力学（QM/MM）和SAPT计算方法，对半胱氨酸靶向的DJ-1共价抑制机制进行的研究

  DJ-1是一种多功能蛋白质，与癌症和常染色体早发性帕金森病有关。DJ-1中的Cys106在其生物学功能中起着关键作用。为了准确表征DJ-1，需要开发出能够与Cys106紧密结合的抑制剂。在这项研究中，我们利用分子动力学（MD）模拟、量子力学/分子力学（QM/MM）计算以及SAPT分析方法，研究了两类DJ-1共价配体的结合机制：异阿司汀（isatins）和α-氯酰胺（α-chloroamides）。MD模拟表明，配体在蛋白质中的稳定结合过程可以为其与DJ-1的共价结合提供有利的起点，从而实现有效的抑制效果。此外，共价抑制剂的活性部分应是一个小分子，能够适应Cys106周围的狭小空间，并采取稳定的

  来源：Journal of Chemical Information and Modeling

  时间：2025-10-23

• 增强采样技术揭示了驱动K417N介导的I类抗体逃逸的亚稳态构象

  SARS-CoV-2变异株的不断出现削弱了中和抗体（nAbs）的效力，促进了病毒的免疫逃逸。研究表明，受体结合域（RBD）中的几个单点突变会显著影响I类抗体的识别能力。然而，理解这些单点突变背后的分子机制仍然具有挑战性，尤其是由于抗体结合亲和力较低，使得传统实验方法难以对复杂结构进行表征。在此研究中，我们采用了增强采样分子动力学（MD）模拟技术和广义复制交换-溶剂温度调节（gREST）方法，来探讨K417N突变对NT-193（I类抗体）与RBD结合的影响。尽管野生型和突变体的稳定构象具有相似的结合特性，但该突变显著改变了抗体在过渡态下的结构。在重链和轻链之间的关键界面处，赖氨酸被天冬酰胺取代后

  来源：Journal of Chemical Information and Modeling

  时间：2025-10-23

• 整合信息技术与虚拟实验室以提升学校教学效果

  近年来，数字技术在教育领域的应用日益增多。本研究探讨了虚拟实验室对化学课程中学生表现和动机的影响。研究对象为来自哈萨克斯坦多所教育机构的学生，他们被随机分配使用虚拟实验室或传统学习方法。数据通过测试以及关于动机和心理健康的自我报告来收集。干预后，实验组的平均知识得分是78.1 ± 5.8，而对照组的平均得分是64.3 ± 5.9。实验组在内在动机（从4.2分提高到6.3分）和缺乏动机（从3.1分提高到2.1分）方面均有显著提升。这些发现可为化学教师和教育机构提供参考，帮助他们在化学教学中引入虚拟实验室，从而提高学生的表现和积极性。

  来源：Journal of Chemical Education

  时间：2025-10-23

• 泡茶的艺术：利用1H核磁共振技术在本科生实验室探究温度对咖啡因释放动力学的影响

  本研究报道了一项本科生实验，该实验利用定量1H核磁共振（NMR）光谱技术（结合水抑制脉冲序列）探讨了茶叶冲泡过程中咖啡因释放的动力学特性与温度的关系。该实验专为有机化学入门课程设计，强调了在不含有机溶剂的水体系中应用NMR技术进行有机分析的实际意义。学生们将茶叶样品分别在20°C、50°C和100°C下冲泡，并在8分钟内收集不同时间点的茶液样本以测定咖啡因的释放量。实验结果表明，在100°C下咖啡因的释放速率最高，而在20°C和50°C下释放速率较低。虽然茶叶中的咖啡因浓度在冲泡初期有所增加，但在高温条件下冲泡结束时浓度趋于稳定。学生们根据实验数据绘制的阿伦尼乌斯（Arrhenius）图显示，

  来源：Journal of Chemical Education

  时间：2025-10-23

• NaCl和CsCl晶体结构的分类：为高中教育中的机器学习与化学教学建立一种综合性的教学方法

  本文介绍了一种将机器学习与化学教育相结合的方法，适用于高中阶段的教学。该活动侧重于碱卤化物的晶体结构分类。基于这一训练数据集，研究人员预测了包括RaO在内的碱土金属氧化物的晶体结构。首先，学生们学习了可用于晶体结构分类的化学原子及离子性质。在此基础上，他们通过将物质及其相关性质变量绘制在图表中进行分类，这一过程不依赖于任何电子设备（即“非数字化”方式）。第二步通过一个模拟数值学习算法的活动引入了机器学习的概念。由此可见，机器学习不仅是一种能够让学生深入探讨化学主题的教学方法，还展示了其在化学应用中的潜力。所选用的三种算法——Perceptron、Adaline和逻辑回归——都具有基础性、通用性

  来源：Journal of Chemical Education

  时间：2025-10-23

• 一种文化响应式的教学方法，旨在影响普通化学学生对化学和科学的归属感及认知：元认知教学与榜样故事的应用

  本研究比较了两种不同干预措施——STEM榜样故事和元认知教学——对学生在校普通化学1课程及STEM项目中归属感的影响，以及他们对化学和科学的认知。我们还探讨了这两种干预措施的影响是否存在差异，以及学生表达这些影响的方式。此外，还分析了基于性别、种族/民族和第一代身份的积极影响差异。该研究基于文化响应式教学框架，采用随机设计通过开放式问卷收集定性数据。一组学生观看了六段包含STEM领域学生和教师榜样的视频，另一组学生则观看了关于元认知策略和有效学习技巧的视频。研究结果表明，与元认知教学组相比，榜样故事干预组的积极影响更为显著。卡方分析显示，两种干预措施在学生课程归属感方面存在显著差异（p < 0

  来源：Journal of Chemical Education

  时间：2025-10-23

• 提升学生对仪器分析的理解和技术能力：通过使用一台已退役的ICP-MS设备，开展由学生主导的仪器拆解实践

  在现代化学教育体系中，学生对仪器操作和分析技能的掌握程度直接影响其在毕业后进入化学行业或相关领域的职业竞争力。许多化学行业雇主将仪器操作能力列为毕业生最重要的技能之一，尤其是在涉及实验分析、质量控制和数据解读的岗位中。然而，目前在本科阶段的化学教学中，关于仪器分析的课程设计和教学方法存在较大差异，这与不同院校所拥有的资源密切相关。尽管教学内容和方式可能有所不同，但研究已经表明，学生在实际操作仪器时能够获得最有效的学习体验。因此，有必要进一步探索和评估那些能够提升学生对复杂仪器使用和理解的教学方法。以美国乔治亚格温内特学院（Georgia Gwinnett College, GGC）为例，这是一

  来源：Journal of Chemical Education

  时间：2025-10-23

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