導語：如何才能寫好一篇量子化學方法，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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論文摘要：將量子化學原理及方法引入材料科學、能源以及生物大分子體系研究領域中無疑將從更高的理論起點來認識微觀尺度上的各種參數、性能和規律，這將對材料科學、能源以及生物大分子體系的發展有著重要的意義。

量子化學是將量子力學的原理應用到化學中而產生的一門學科，經過化學家們的努力，量子化學理論和計算方法在近幾十年來取得了很大的發展，在定性和定量地闡明許多分子、原子和電子尺度級問題上已經受到足夠的重視。目前，量子化學已被廣泛應用于化學的各個分支以及生物、醫藥、材料、環境、能源、軍事等領域，取得了豐富的理論成果，并對實際工作起到了很好的指導作用。本文僅對量子化學原理及方法在材料、能源和生物大分子體系研究領域做一簡要介紹。

一、在材料科學中的應用

（一）在建筑材料方面的應用

水泥是重要的建筑材料之一。1993年，計算量子化學開始廣泛地應用于許多水泥熟料礦物和水化產物體系的研究中，解決了很多實際問題。

鈣礬石相是許多水泥品種的主要水化產物相之一，它對水泥石的強度起著關鍵作用。程新等[1,2]在假設材料的力學強度決定于化學鍵強度的前提下，研究了幾種鈣礬石相力學強度的大小差異。計算發現，含Ca鈣礬石、含Ba鈣礬石和含Sr鈣礬石的Al-O鍵級基本一致，而含Sr鈣礬石、含Ba鈣礬石中的Sr，Ba原子鍵級與Sr-O，Ba-O共價鍵級都分別大于含Ca鈣礬石中的Ca原子鍵級和Ca-O共價鍵級，由此認為，含Sr、Ba硫鋁酸鹽的膠凝強度高于硫鋁酸鈣的膠凝強度[3]。

將量子化學理論與方法引入水泥化學領域，是一門前景廣闊的研究課題，它將有助于人們直接將分子的微觀結構與宏觀性能聯系起來，也為水泥材料的設計提供了一條新的途徑[3]。

（二）在金屬及合金材料方面的應用

過渡金屬(Fe、Co、Ni)中氫雜質的超精細場和電子結構，通過量子化學計算表明，含有雜質石原子的磁矩要降低，這與實驗結果非常一致。閔新民等[4]通過量子化學方法研究了鑭系三氟化物。結果表明，在LnF3中Ln原子軌道參與成鍵的次序是：d＞f＞p＞s，其結合能計算值與實驗值定性趨勢一致。此方法還廣泛用于金屬氧化物固體的電子結構及光譜的計算[5]。再比如說，NbO2是一個在810℃具有相變的物質(由金紅石型變成四方體心)，其高溫相的NbO2的電子結構和光譜也是通過量子化學方法進行的計算和討論，并通過計算指出它和低溫NbO2及其等電子化合物VO2在性質方面存在的差異[6]。

量子化學方法因其精確度高，計算機時少而廣泛應用于材料科學中，并取得了許多有意義的結果。隨著量子化學方法的不斷完善，同時由于電子計算機的飛速發展和普及，量子化學在材料科學中的應用范圍將不斷得到拓展，將為材料科學的發展提供一條非常有意義的途徑[5]。

二、在能源研究中的應用

（一）在煤裂解的反應機理和動力學性質方面的應用

煤是重要的能源之一。近年來隨著量子化學理論的發展和量子化學計算方法以及計算技術的進步，量子化學方法對于深入探索煤的結構和反應性之間的關系成為可能。

量子化學計算在研究煤的模型分子裂解反應機理和預測反應方向方面有許多成功的例子,如低級芳香烴作為碳/碳復合材料碳前驅體熱解機理方面的研究已經取得了比較明確的研究結果。由化學知識對所研究的低級芳香烴設想可能的自由基裂解路徑，由Guassian98程序中的半經驗方法UAM1、在UHF/3-21G*水平的從頭計算方法和考慮了電子相關效應的密度泛函UB3LYP/3-21G*方法對設計路徑的熱力學和動力學進行了計算。由理論計算方法所得到的主反應路徑、熱力學變量和表觀活化能等結果與實驗數據對比有較好的一致性，對煤熱解的量子化學基礎的研究有重要意義[7]。

（二）在鋰離子電池研究中的應用

鋰離子二次電池因為具有電容量大、工作電壓高、循環壽命長、安全可靠、無記憶效應、重量輕等優點，被人們稱之為“最有前途的化學電源”，被廣泛應用于便攜式電器等小型設備，并已開始向電動汽車、軍用潛水艇、飛機、航空等領域發展。

鋰離子電池又稱搖椅型電池，電池的工作過程實際上是Li+離子在正負兩電極之間來回嵌入和脫嵌的過程。因此，深入鋰的嵌入-脫嵌機理對進一步改善鋰離子電池的性能至關重要。Ago等[8]用半經驗分子軌道法以C32H14作為模型碳結構研究了鋰原子在碳層間的插入反應。認為鋰最有可能摻雜在碳環中心的上方位置。Ago等[9]用abinitio分子軌道法對摻鋰的芳香族碳化合物的研究表明，隨著鋰含量的增加，鋰的離子性減少，預示在較高的摻鋰狀態下有可能存在一種Li-C和具有共價性的Li-Li的混合物。Satoru等[10]用分子軌道計算法，對低結晶度的炭素材料的摻鋰反應進行了研究，研究表明，鋰優先插入到石墨層間反應，然后摻雜在石墨層中不同部位里[11]。

隨著人們對材料晶體結構的進一步認識和計算機水平的更高發展，相信量子化學原理在鋰離子電池中的應用領域會更廣泛、更深入、更具指導性。

三、在生物大分子體系研究中的應用

生物大分子體系的量子化學計算一直是一個具有挑戰性的研究領域，尤其是生物大分子體系的理論研究具有重要意義。由于量子化學可以在分子、電子水平上對體系進行精細的理論研究，是其它理論研究方法所難以替代的。因此要深入理解有關酶的催化作用、基因的復制與突變、藥物與受體之間的識別與結合過程及作用方式等，都很有必要運用量子化學的方法對這些生物大分子體系進行研究。毫無疑問，這種研究可以幫助人們有目的地調控酶的催化作用,甚至可以有目的地修飾酶的結構、設計并合成人工酶；可以揭示遺傳與變異的奧秘,進而調控基因的復制與突變，使之造福于人類；可以根據藥物與受體的結合過程和作用特點設計高效低毒的新藥等等，可見運用量子化學的手段來研究生命現象是十分有意義的。

綜上所述，我們可以看出在材料、能源以及生物大分子體系研究中，量子化學發揮了重要的作用。在近十幾年來，由于電子計算機的飛速發展和普及，量子化學計算變得更加迅速和方便。可以預言，在不久的將來，量子化學將在更廣泛的領域發揮更加重要的作用。

參考文獻：

[1]程新.[學位論文].武漢:武漢工業大學材料科學與工程學院,1994

[2]程新,馮修吉.武漢工業大學學報,1995,17(4):12

[3]李北星,程新.建筑材料學報,1999,2(2):147

[4]閔新民,沈爾忠,江元生等.化學學報,1990,48(10):973

[5]程新,陳亞明.山東建材學院學報,1994,8(2):1

[6]閔新民.化學學報,1992,50(5):449

[7]王寶俊,張玉貴,秦育紅等.煤炭轉化,2003,26(1):1

[8]AgoH,NagataK,YoshizawAK,etal.Bull.Chem.Soc.Jpn.,1997,70:1717

[9]AgoH,KatoM,YaharaAK.etal.JournaloftheElectrochemicalSociety,1999,146(4):1262

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【關鍵詞】中學 化學教學 量子空間論

【中圖分類號】G633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）10-0154-01

（小敘）：課篇第一章節細讀、研讀、探透性知識點。

1.尋找研究方法 2.課題的研究內容

3.課題研究的一些成果 4.鞏固建筑語錄

【序言】

化學是在分子、原子層次上研究物質性質、組成、結構與變化規律的科學。化學不斷地發展著，目前，人們發現和合成的物質已有幾千萬種，其中很多是自然界中原本不存在的；這極大地改善了人類的生存和發展條件，豐富了人們的生活。

例如：

1.納米銅（1nm=10?9m ）具有超塑延展性，在室溫下可拉長50多倍而不出現裂紋。

2.用隔水透氣的高分子薄膜做的鳥籠。

3.單晶硅為信息技術和新能源開發提供了基礎材料。

4.用玻璃鋼制成的船體。

總之，作為實用的、富于創造性的中心學科，化學在能源、材料、醫藥、信息、環境和生命科學等研究領域以及工農業生產中發揮著其他學科所不能替代的重要潛質作用。近年來，“綠色化學”的提出，使更多的化學生產工藝和產品向著環境友好的方向發展，化學必將使世界變得更加絢麗光彩。

【尋找研究方法】

第一單元 走進化學世界；

1.物質的變化和性質

2.化學是一門以實驗為基礎的科學

3.走進化學實驗室

第二、三單元 我們周圍的空氣與自然界的水；空氣、氧氣（氧氣的制取）、水的組成、分子和原子、水的凈化。“愛護水資源”。

第四、五單元 物質構成的奧妙、簡單統計應用；原子的構成、元素、離子、化學式與化合價 ：

如何正確書寫化學方程式”？利用化學方程式的簡單計算？

第六、七單元 C與C的氧化物燃料及其利用；

分析：金剛石、石墨和C60 （1.CO2 的制取？ 2.CO2 與CO的區別、聯系？）

應用：燃燒和滅火？燃料和熱量？

環保問題：“燃料對環境的影響”

自留田地：“石油和煤的綜合利用？”

第八、九單元 金屬與溶液的問題；

熟記、認識：金屬、金屬材料、金屬的化學性質；

金屬資源的利用和保護、溶液的形成；

溶解度、溶質的質量分數。

第十、十一、十二單元 酸與堿 、鹽與化肥 、“化學與生活”。

生活中常見的：1.酸與堿

2.酸與堿之間會發生什么反應

3.鹽

4.化學肥料

人體：1.人類重要的營養物質

2.化學元素與人體健康

3.有機合成材料

學生自認化學常用儀器。學習“附錄”相關記錄 。

【課題的研究內容】

無機化學中量子（分子、原子）力學論

量子化學（Quantum chemistry）是理論化學的一個分支學科，是應用量子力學的基礎原理和方法研究化學問題的一門基礎科學。研究范圍包括穩定和不穩定分子的結構、性能及其結構與性能之間的關系；分子與分子之間的相互碰撞和相互反應等問題。

量子化學是理論化學的一個分支學科，是應用量子力學的基本原理和方法，研究化學問題的一門基礎科學。

1927年海特勒和倫敦用量子力學基礎原理討論氫分子結構問題，說明了兩個氫原子能夠結合成一個穩定的氫分子的原因，并且利用相當近似的計算方法，算出其結合能。由此，使人們認識到可以用量子力學原理討論分子結構問題，從而逐漸形成了量子化學這一分支學科。

【課題研究的一些成果】

生物大分子體系的量子化學計算一直是一個具有挑戰性的研究領域，尤其是生物大分子體系的理論研究具有重要意義。由于量子化學可以在分子、電子水平上對體系進行精細的理論研究，是其它理論研究方法所難以替代的。因此要深入理解有關酶的催化作用、基因的復制與突變、藥物與受體之間的識別與結合過程及作用方式等，都很有必要運用量子化學的方法對這些生物大分子體系進行研究。毫無疑問，這種研究可以幫助人們有目的地調控酶的催化作用，甚至可以有目的地修飾酶的結構，設計并合成人工酶；可以揭示遺傳與變異的奧妙，進而調控基因的復制與突變，使之造福于人類；可以根據藥物與受體的結合過程和作用特點設計高效低毒的新藥等等，可見運用量子化學的手段來研究生命現象是十分有意義的。

【鞏固建筑語錄】

化學中常見“離子反應”包括：“酸、堿、鹽在水溶液中的電離”和“離子反應及其發生的條件”兩部分。

無機化學中最關鍵的是要有實觀性：基礎高層次的“化學方程式”們。

其次，稀土元素中的各種化學量變、質變及各種物理、化學性反應。

再次，金屬的利用、及高等積存用途。

還有，就是氣體的大力層存在行式。如同：水、陸、空，人類的生活方式。

參考文獻：

[1]初中九年級化學上、下冊課本，人民出版社出版，2011年版。

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關鍵詞： Gaussian09 有機化學教學 應用

Gaussian是一個功能強大的量子化學綜合軟件包。其可執行程序可在不同型號的大型計算機，超級計算機，工作站和個人計算機上運行，并相應有不同的版本。Gaussian09是目前最新的版本，高斯功能的研究對象有：分子能量和結構、過渡態能量和結構、鍵和反應能量、分子軌道多重矩、原子電荷和電勢、振動頻率、紅外和拉曼光譜、核磁性質、極化率和超極化率、熱力學性質、反應路徑。計算可以對體系的基態或激發態執行，可以預測周期體系的能量、結構和分子軌道。因此，Gaussian可以作為功能強大的工具，用于研究許多化學領域的課題，例如取代基的影響，化學反應機理，勢能曲面和激發能，等等，在有機化合物的研究中廣泛使用。

有機化學是醫學課程中的重要基礎課程，為后續生物化學、生理學等專業課程的學習打下基礎。教學實踐發現，雖然學生在高中都有一定的有機化學知識，但是由于有機化學知識量大、信息抽象等特點，造成很多學生不能有效地掌握教學重點和難點。本文主要結合有機化學的課程特點，在教學中引入Gaussian09程序包及與之配套使用的GaussianView軟件，可以增強教學的生動活潑性，使學生能夠更好地從本質上掌握有機化學知識。

一、分子的幾何構型與穩定性

在有機化合物的學習中，我們發現分子的幾何構型可以有多種取向，但是在自然狀態下分子一般以最穩定的幾何構型大量存在，此時該構型能量也最低。我們認為在自然情況下分子主要以能量最低的形式存在。只有能量最低的構型才能具有代表性，其性質才能代表所研究體系的性質。我們使用GaussianView軟件構建要研究的分子的基本模型，在建模過程中，我們無法保證所建立的模型有最低的能量，所以所有研究工作的起點都是構型優化，要將所建立的模型優化到一個能量的極小點上。只有找到合理的能夠代表所研究體系的構型，才能保證其后所得到的研究結果有意義。通過Gaussian09程序優化結構得到的分子構型達到了收斂標準，就會得到一個穩定的幾何構型。我們可以利用GaussianView軟件讀取這個優化后穩定構型的各自幾何參數信息，如鍵長、鍵角、二面角等。學生可以通過自己構建簡單的有機分子模型，進行結構優化，讀取幾何構型信息，更加形象地掌握有機分子的幾何構型和穩定性。劉曉東等［1］曾采用Gaussian程序對順反二氟乙烯的穩定性進行了探究，在教學過程中，形象地向學生展示了順反二氟乙烯的穩定性不僅受空間位阻、靜電斥力大小影響，還與電子的離域效應有關。

二、反應機理的研究

有機化學反應機理研究的是反應物通過化學反應變成產物所經歷的全過程，而反應進行的途徑主要由分子本身的反應性能和進攻試劑的性能，以及反應條件等內外因決定。對數目龐大的各種表面上互不相關的有機反應，通過反應機理的研究，揭示出它們的實質關系，并用少數幾條原則將這些反應互相關聯起來，從而能深入系統地掌握反應內在的規律性。更重要的是可以根據反應機理選擇最適當的反應條件以提高所需產物的得率。目前，研究反應機理的可能性和方法主要是量子化學方法，而Gaussian程序是其中應用最為廣泛的軟件。

馮曉琴等［2］采用了Gaussian程序對芳烴硝化機理進行了模擬，從量子化學的角度確立了親電取代和單電子轉移的兩種反應機理，并通過GaussView界面，使學生對復雜的芳烴硝化機理的認識更加清晰，為進一步對芳烴硝化反應的研究建立了更系統的理論基礎。親電加成反應是有機化學教學的難點和重點內容，比如烯烴和鹵素的加成反應機制就可以用Gaussian程序來研究，溴與乙烯的加成反應，該反應途徑時設計成順式產物和反式產物兩個通道，計算結果表明順式反應產物的能量比反式產物高得多，從理論上明確地反映了該反應的產物是以反式產物為主，和實驗結果一致。

三、苯環的定位效應

苯環上已有取代基，在進行親電取代反應時，苯環上原有取代基會影響親電取代反應活性和第二個基團進入苯環的位置。我們用Gaussian程序來研究苯環的定位效應，外來基團易于進攻電子密度較高的位置。計算發現，未有取代基的苯上6個碳原子的Mulliken charge電荷分布在-0.128―-0.129之間，對C1上的H分別被-CH，-NO，-OH，-NH和-Cl取代的物質做了電子密度計算分析，其Mulliken charge數值見表1。從表1可以看出，C1上的H被-CH取代后的甲苯，C2的電子密度增加最大，為-0.182，這個位置都是鄰位，因此外來基團更容易進攻這個位置，發生親電取代反應，這與甲苯發生親電取代反應的主要產物為鄰位的實驗事實相一致，也從反應的實質原因上給學生展示了親電反應的原理，更為生動和客觀。從表1的數據，也可以進行類似的分析，解釋與實驗事實一致，-NO，-OH，-NH取代后，電子密度都增加了，使得苯環活化，親電反應更容易發生，根據各碳位置電子密度的增加幅度不同，可以發現，-NO為間位定位基，-OH和-NH為鄰對為定位基；以及-Cl取代后電子密度較取代前降低，導致苯環鈍化。

四、波譜分析

有機化合物的機構鑒定是有機化學基本知識的重要組成部分。20世紀50年展起來的波譜法，為有機化合物的結構鑒定帶來了很大方便。最常用的波譜包括紫外光譜、紅外光譜、核磁共振譜和質譜（通常稱為“四譜”）。Gaussian程序也可以計算出物質的波譜信息可以計算各種光譜和光譜特性。包括：IR和Raman；預共振Raman；紫外―可見；NMR；振動圓形二色性（VCD）；電子圓形二色性（ECD）；旋光色散（ORD）；諧性振―轉耦合；非諧性振動及振―轉耦合；g張量，以及其他的超精細光譜張量。已有的物質的實驗質譜信息與理論計算值對比后如果能夠很好地吻合，那么就可以運用該計算方法對類似的新化合物進行設計和性質研究。在一定程度上比實驗研究要節約大量的人力、物力和時間。

實踐表明，Gaussian程序是一種功能強大的量子化學計算軟件，使Gaussian09在有機化學教學中得到合理的應用，必將使學生對有機化學的許多基本知識產生更加清晰的認識，并能起到易學易懂的作用，從而達到提高教學質量的目的。

參考文獻：

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在重點院校中，學生素質相對較高，數學、物理學習能力普遍較強，對結構化學的作用與地位認識也相對較好，可能較少存在結構化學“無用”的觀念;而在地方高校的化學專業學生中，有相當一部分學生存在認識誤區，特別是有一些不考結構化學的考研學生和畢業后將從事中學教學的學生具有“結構化學無用”的思想。作為教師，應該認識到這一問題的嚴重性。通過這幾年的實踐證明提高學生認識，堅定學習信心，對消除學生學習結構化學“無用”的觀念以及畏難的心理是很必要和有效的。因此，在開課之前必須詳細介紹該課程在整個化學中所處的地位和作用，闡明學習結構化學的重要意義。

注重對量子化學發展史和研究結構

化學的科學方法的介紹任何一門學科都有其發生和發展的過程，學習知識時若不從歷史中尋找借鑒，就易把知識當成是“終極真理”而死記硬背，不求甚解。因此，在傳授知識的同時，應該介紹量子化學發展史，學習科學家勇于探索的精神，由師生共同創造一種嶄新的價值理念。例如普朗克(M．Planck)的“離經叛道”的假設;德布羅意(deBroglie)波的提出是類比法的成功典范，戴維遜(C．Davisson)-革末(L．H．Germer)的因禍得福;狄拉克(Dirac)、薛定諤(E．Schrdinger)的異曲同工———薛定諤用數學形式開辟出量子力學的新體系;另外，還有一個德國物理學家海森堡提出一個矩陣力學體系，薛定諤用的是微積分形式，海森堡用的是代數形式;湯姆遜(Thomson)父子的珠聯壁合———父親發現了電子，兒子又證實了電子是波，父子二人在物理學方面進行接力研究，在科學史上傳為美談。還有徐光憲的巧妙規則，唐敖慶的獨辟蹊徑等［2］。科學的先驅是勇敢的探索者，他們常常在黑暗中摸索前進，他們的精神值得我們敬佩。學生聽到和看到這些史實，無不浮想聯翩，對優化思維結構，激發科學壯志都有潛移默化的作用。在傳授理論知識的同時，指導學生學會抽象思維和用數學工具處理問題，并運用類比、模擬的科學方法［3］，寓科學方法于教學內容中。類比方法是提出和建立科學假說的重要方法。例如德布羅意假設是在光的波粒二象性思想啟發下，提出電子等實物微粒也具有波動性，他當時推導固然復雜些，從科學方法論的角度講，由光的波粒二象性到實物微粒的波粒二象性是一種類比推理。類比是利用兩個或兩類對象之間在某些方面的相似或相同，推出它們在其他方面也可能相似或相同的思維方法，是一種由特殊到特殊、由此及彼的過程。類比可以提供重要線索，啟迪思想，是發展科學知識的一種有效的試探方法。還有薛定諤受物質波假說的啟發，引出了電子運動的波函數方程，他走的也是依賴類比的“近路”。許多化學問題的解決有賴于類比方法的使用，而類比方法的使用有可能形成簡捷的思維路徑。使學生在學習科學知識的同時，得到方法論的啟迪。在教學中應引導學生追蹤量子化學發展的足跡，不失時機地揭示其中的科學方法，更清楚地了解各種知識理論的相對合理性及有待完善的地方。這樣使學生在學習過程中不僅可以獲得化學知識，而且能學習科學家嚴謹求實的治學態度、高度的敬業精神和大膽創新的進取精神。

通過改進課程教學方法培養學生創新能力

使用多種教學方法培養學生的理論思維能力與創新能力，是結構化學課教學的重要目的。課堂教學是學生學習結構化學的主要和基本的學習形式。課堂教學質量的高低與課堂教學方法的運用有很大關系。以前我們采用的是“一言堂”的教學方式，這種教學方法壓抑了學生學習結構化學的積極性和主動性，因此，根據教學內容靈活地采用不同的教學方法是提高結構化學課教學質量的重要手段。結構化學雖是理論性較強的學科，但與其他學科一樣，來源于對實驗現象的分析、思考，且要通過實踐來檢驗其結論正確與否，內容博大精深，集科學性、思想性于一體，并具有前沿性。結構化學教師必須重視對結構化學教學方法的研究，針對不同教學內容采取不同的教學方法，更好地提高教學質量。我們采用的教學方法主要有:啟發式教學、互動式教學、討論式教學、對話式教學、模型教學和專題式教學，并布置小論文，開展學生的科技活動。如在課程討論時將學生分成幾個學習小組，針對不同主題進行討論，并在課堂上交流。把個體作業學習與大組討論交流結合起來，以培養學生的創新思維。如布置“超分子結構”為主題的小論文，許多學生通過期刊和網絡收集了大量與超分子結構化學有關的信息，從不同角度撰寫了心得體會和小論文，有的學生還發表了自己的設想和見解。課程教學討論不僅豐富了學生的知識，而且也培養了學生的創新能力。利用多媒體輔助教學在有限的教學時間內運用現代化教學手段，可以加大信息量。我們使用幻燈片和CAI課件，通過圖、文、聲、像等手段，把抽象的理論變成具體的形象，讓學生在直觀、生動的學習中加深對理論的理解。目前，我們研制的結構化學CAI課件已連續使用幾屆，受到學生的好評。例如講授等徑球密堆積時，無論用黑板繪圖或圓球模型展示表現得都不夠清楚，現在用多媒體課件，動態演示等徑球一層層的排列方式，效果很明顯。必修課與選修課相結合在上好必修課的同時，開設量子化學、波譜學、化學中的數學方法等選修課，理論與實踐相結合，以科學方法啟迪學生的創新思想。以科研促教學從專業基礎知識的結構上看，結構化學課程是基礎課和專業課的樞紐課程，是介于本科生學習和畢業論文之間承上啟下的課程。結構化學課程理論性強，但實踐性也很重要，有些知識一直影響到學生的碩士、博士學位論文［4］。因此，科研進教學、教學促科研的雙向互動就顯得很重要。結構化學教學內容基本是20世紀的科研成果。我們發揮科研背景優勢，在教學中不斷將當前的科研成果融入教學，以使課堂內容具有豐富性、代表性、創造性和啟發性，能跟上時代前進的步伐。在開展第二課堂活動中，通過設計專題科研實驗，使學生能有更多機會加入到自身科研之中，有時間和空間從事自己有興趣的課題研究;通過使用Origin，Chemistry3D等軟件制作分子結構及其軌道圖;利用Gaussian98以及GaussView等專業軟件開展分子設計與量子化學計算模擬實驗，幫助學生學習與理解自洽場運算原理、原子軌道、分子軌道及其能量電荷分布、熱化學性質、簡諧振動、對稱性等相關知識。在科研過程中，學生有了正確的科研方向和學習目的，能有針對性地查閱最新資料，及時了解學科前沿，從而改變了被動學習的局面。

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兩個學科的難易程度因人而異。因為個人的愛好和天賦不同，對不同的學科理解力就不同，感覺的難易也就不同。

物理：是研究物質世界最基本的結構、最普遍的相互作用、最一般的運動規律及所使用的實驗手段和思維方法的自然科學。物理學與很多其它領域有相當的交集，從而發展出不少跨領域學科，如生物物理學、量子化學等等。

地理：是研究地球表面的地理環境中各種自然現象和人文現象，以及它們之間相互關系的學科。地理學是研究地球表面的地理環境中各種自然現象和人文現象，以及它們之間相互關系的學科。

（來源：文章屋網 ）

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關鍵詞：2-甲基環戊酮；Gaussian 03；振動頻率；紅外光譜

中圖分類號：TP311文獻標識碼：B文章編號：1004373X(2008)2007102

Description on the Structure of Molecule and Ion Using Gaussian 03

CUI Jinyu1,2

(1.Suihua University,Suihua,152060,China;2.Institute of Atomic and Moleculer Physics,Jilin University,Changchun,130000,China)

Abstract：The purpose of this article is adopting Gaussian 03 optimization 2-methyl molecules and ions cyclopentanone structure,the next step-finding may change the microscopic process.By quantum chemical methods,through the graphic depiction Gaussian 03 obtained ion stability and structure of the ion vibration spectra.Finally,infrared spectroscopy analysis obtained:hydrogen atom has strongest vibration,ion structure is changed,hydrogen atoms is reorganized.

Keywords：2-methyl cyclopentanone;vibration frequency;infrared spectrum

Gaussian 03是Gaussian系列電子結構程序的最新版本。它在化學、化工、生物化學、物理化學等化學相關領域方面的功能都進行了增強。Gaussian 03能夠處理更大的分子(例如，酶)，可以研究有機體系的反應機制，表面和表面反應的團簇模型等。Gaussian 03還能預測自旋-自旋耦合常數。通過對不同構像計算這些常數，并對預測的和觀測的光譜做比較，可以識別觀測到的特定構像。Gaussian 03擴展了化學體系的研究范圍，它可以用周期性邊界條件的方法(PBC)模擬周期性體系。Gaussian 03可以計算各種光譜和光譜特性。

本文僅列舉了它的幾個功能，介紹用Gaussian 03計算2-甲基環戊酮分子(C6H10O)及離子(C6H10O+)的基態能量和結構，及相應的振動光譜圖等。

1 Gaussian 03優化2-甲基環戊酮分子及離子的幾何構型并計算能量

1.1 描繪2-甲基環戊酮分子

計算2-甲基環戊酮分子的幾何構型和能量，采用密度泛函理論b3lyp方法，用Gaussian 03程序，基組采用6-31g，各原子坐標采用內坐標形式，輸入路徑如下：

%chk=c6h10o

#p b3lyp/6-31g opt iop(1/6=100) iop(5/13=1)

空

c6h10o

空

0 1

o

c 1 r1

c 2 r2 1 120.

c 3 r2 2 108.1 180.

c 4 r2 3 108.2 0.

c 5 r2 4 108.3 0.

c 6 r3 2 108.1 0.

h 3 r4 2 120.1 30.

h 3 r4 2 120.1 -30.

h 4 r4 3 150.2 80.

h 4 r4 3 150.2 -80.

h 5 r4 4 150.3 70.

h 5 r4 4 150.3 -70.

h 6 r5 5 100.2 90.

h 7 r6 6 100.2 100.

h 7 r6 6 100.2 0.

h 7 r6 6 100.2 -100.

空

r1=1.4

r2=1.45

r3=1.42

r4=1.2

r5=1.35

r6=1.3

保存輸入文件，命名為c6h10o.gjf。打開Gauss View3.07，點擊File菜單，打開gjf文件，察看文件名c6h10o的輸入圖形，如圖1所示。

運行該程序，在其輸出文件中查找頻率freq及其相應的能量。結果freq全部大于零，沒有虛頻，顯示此結構是穩定構型，是基態。其能量為E(RB+HF-LYP)=-309.803 2(H.F)。用Gauss View打開out文件，觀察c6h10o.out的幾何構型如圖2所示。由此進一步計算此構型下的離子構型和能量。

1.2 描繪2-甲基環戊酮離子

采用同樣的方法，只是將文件名換成c6h10o+0.gjf，第6行的電荷數和多重度各加1，輸入路徑為：

%chk=c6h10o+0

#p b3lyp/6-31g(d,p) opt freq test

空

c6h10o+0

空

1 2

…(離子坐標)

運行該程序，在輸出文件中查找頻率freq及其相應的能量。結果freq全部大于零，沒有虛頻，顯示此結構是穩定構型。其能量E(UB+HF-LYP)=-309.583 1(H.F)，幾何構型如圖3所示(與其分子的幾何構型相似，但是鍵長不同，能量不同)。

2 用GaussView觀察2-甲基環戊酮離子的紅外光譜圖

打開Gauss View3.07，點擊File菜單，打開c6h10o+0.out文件，左擊鼠標Results，進入Vibrations，即出現振動的紅外光譜圖，如圖4所示。

從紅外光譜圖上，可以看到不同頻率下的振動強度，如振動強度最大處，頻率448.98 cm-1，此時可能發生2C-6C斷裂，氫原子重排，如圖5所示，從而離子的結構發生變化，如圖6所示。

3 用GaussView察看2-甲基環戊酮離子的電荷分布

打開c6h10o+0.out文件，左擊鼠標Results，進入Charges，察看各原子上電荷的分布情況。如圖7所示。例如1號氧原子帶負電，2號碳原子帶正電，二者之間是一種庫倫引力作用，所以鍵長較短，不容易斷開。那么分析2-甲基環戊酮離子的微觀變化過程，可以排除上述2個原子之間的鍵斷裂，而去分析其他的鍵斷裂的情形。

4 結 語

通過以上分析可見，用Gaussian軟件可以計算分子的能量和振動頻率，分析其所處的狀態是穩定態還是過渡態或者激發態。Gauss View可以生成所計算的圖形，從而進一步分析和確定分子或離子的微觀變化過程，并能形象的表示出來。

參考文獻

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篇7

什么是多尺度模型

20世紀70年代，瓦謝爾從理論上提出，可以用計算機模擬、以量子力學和分子力學結合的方式描述化學過程，后來被稱為“多尺度模型”。這一理論得到了廣泛的應用。

其實，多尺度模型就是我們常用的MM/QM模型。我們知道，原子是化學反應的基本微粒，它由原子核和核外電子共同構成。我們在做分子模擬時，分子力學（MM）算起來比較快，但只能處理到原子、基團這個層面，而量子力學（QM）雖然考慮到了電子和原子核，但計算起來相當復雜。

三位科學家的開創性，在于打開了“勢不兩立”的分子力學與量子力學之間的一扇窗，將兩者結合起來。如今，當科學家在模擬分子反應的過程時，他們會在必要時借助計算機的力量。化學反應系統核心的計算基于量子物理學，而在遠離反應核心區域的地方，模型計算則基于經典物理學，在最外的幾層，原子和分子甚至混合在一起，形成同質的物體。通過這些理論簡化，我們可以對大型的化學系統進行模擬計算。

多尺度模型的應用與前景

“分而治之”描述化學反應

化學反應是一個微觀過程，許多化學反應的發生極為迅速，我們肉眼難以快速捕捉到。比如，生命體中的核糖從無規則的多肽鏈發展到穩定的蛋白質結構所用時間為微秒級。如果掃描這一過程，耗費的時間將是天文數字。

因此，傳統上用實驗手段描述出反應過程的每一個步驟幾乎是不可能實現的。量子力學的描述小而精，分子力學的描述寬泛但精度不高。如果都用高精度的方法來描述化學過程，計算將難以進行。所以，多尺度組合的方法便成了研究者最好的選擇，這與中國古代“分而治之”的哲學思想類似。

掀起科學研究新篇章

化學是一門以實驗為基礎的學科，三位科學家基于量子力學、經典力學以及混合量子—經典力學提出的理論模型對化學的定量化研究、化學理論研究以及實驗研究都有非常重要的指導作用。例如，通過計算機模擬的方法來研究蛋白質分子的運動和酶的催化反應機理，發展分子動力學模擬方法，研究復雜化學體系的運動規律等。

同時，該模型還被應用于計算化學、生物化學、生物物理學以及物理學與應用數學，是典型的跨學科成果。這一模型的提出與應用，對化學學科的推進、化學與生物學科交叉發展都發揮了相當大的作用，具有里程碑式的意義。

研究前景可觀

對于該領域的研究，我國的起步相對較晚，但自2000年之后，隨著國家科研實力的增強，這一領域研究已經取得了較大進步。例如，2012年9月，北京師范大學化學系教授方維海帶領的課題組便采用高精度的量子化學計算對螢火蟲發光機理進行了進一步探索，提出了漸進可逆電荷轉移引發熒光的新理論，首次在電子態的水平闡明了螢火蟲生物發光的化學起源。

此外，三位科學家的研究成果，已經應用于廢氣凈化及植物的光合作用研究中，并將用于優化汽車催化劑、藥物和太陽能電池的設計中。

經典力學與量子力學

經典力學是力學的一個分支。經典力學是以牛頓運動定律為基礎，在宏觀世界和低速狀態下，研究物體的運動。經典力學又分為靜力學（描述靜止物體）、運動學（描述物體運動）和動力學（描述物體受力作用下的運動）。

量子力學是研究微觀粒子的運動規律的物理學分支學科，主要研究原子、分子、凝聚態物質，以及原子核和基本粒子的結構、性質，它與相對論一起構成了現代物理學的理論基礎，而且在化學等相關學科和許多近代技術中也得到了廣泛的應用。

（敬瑞玲）

試一試

1. 我們知道，經典力學是以牛頓運動定律為基礎，在宏觀世界和低速狀態下，研究物體的運動。那么你所了解的牛頓運動定律有哪些呢？

2. 量子力學主要研究原子、分子、凝聚態物質，以及原子核和基本粒子的結構、性質，根據所學的知識回答下列問題。

（1）原子是由什么構成的？

（2）氫原子呈什么電性？為什么？

（3）畫出Na原子的原子結構示意圖。

（4）根據核外電子排布規律，畫出Fe原子的原子結構示意圖。

篇8

【摘要】

目的建立準確簡便測量油茶種子中抗腫瘤有效部位群化學成分含量的分析方法。方法采用分光光度法。結果油茶種子60%丙酮-水提物中總皂苷純度為64.90%，總黃酮含量為11.81%，總酚含量為7.40%(其中鞣質占2.43%)。結論分光光度法測定以上3種物質簡便易行，準確可靠，重復性和回收率都較理想。

【關鍵詞】 油茶種子； 抗腫瘤； 總皂苷； 黃酮； 多元酚； 鞣質

Abstract：ObjectiveTo establish the accurate and convenient method for determining the contents of total saponin，total flavonoids， total polyphenol and tannin in Camellia oleifera Abel.MethodsThe contents were determined by spectrophotometry. ResultsThe contents of total saponin， total flavonoids， total polyphend and tannin were respectively 64.90%，11.81%， 7.40% and 2.43%. ConclusionThe method is convenient and reliable for the determination of the three substances，and its reproducibility and recovery rate are fairly well.

Key words：Camellia oleifera Abel.; Anti-tumor; Saponins; Flavonoids; Polyphenols; Tannin

油茶Camellia oleifera Abel屬于山茶屬山茶亞屬油茶組植物。中國有油茶面積3 660 000 ha，年產油茶種子645 000 t［1］，資源非常豐富。但長期以來，對油茶藥用價值方面的研究，國內外鮮有報道。我們課題組在對油茶藥用價值進行研究的過程中，采用MTT比色法對其種子和油粕的石油醚、乙醇、水、60%丙酮-水的梯度溶媒提取物進行體外抗癌實驗，結果表明油茶種子60%丙酮-水提取物對人肺癌細胞株（A549）、人胃癌細胞株(SGC－7901)和人黑色素細胞瘤（A375）具有非常強的抑制作用。定性分析結果表明其含有大量皂苷、黃酮及多元酚類成分。為進一步明確其抗腫瘤的有效部位及有效成分，本文對該有效部位群中的三大類成分進行了定量分析，為抗腫瘤有效部位的分離純化提供科學依據。

1 儀器與材料

unico7200可見分光光度計（尤尼柯上海儀器有限公司）；Laborata4000型旋轉蒸發儀（Heidolph公司）；BP210S十萬分之一電子天平（Sartorius公司）；Jascov-560紫外可見分光光度計；油茶總皂苷對照品（湖南今漢生有限公司）；蘆丁對照品（東京化成工業株式會社）；沒食子酸（中國藥品生物制品檢定所）；所用試劑均為分析純；水為蒸餾水；油茶種子（2006-03 采集于廣西壯族自治區燕洞鄉）。

2方法與結果

2.1 總皂苷的測定［2］

2.1.1 標準品溶液的制備精密稱取干燥至恒重的油茶總皂苷對照品50 mg，置100 ml容量瓶中，甲醇溶解并稀釋至刻度，搖勻，得濃度為0.5 mg/ml的對照品溶液，備用。

2.1.2 供試品溶液的制備精密稱取干燥至恒重的樣品20 mg，甲醇溶解并定容至10 ml容量瓶中，制得濃度為2.0 mg/ml的樣品溶液，備用。

2.1.3 測定波長的選擇取0.8 ml的對照品溶液及樣品溶液，分置于具塞試管中，揮去甲醇，精密加入新鮮配制的5%香草醛溶液0.2 ml，高氯酸0.8 ml加塞，于60℃水浴中反應15 min，取出，冰水中冷卻至室溫，精密加入冰乙酸5.0 ml，搖勻立即在紫外分光光度計450～700 nm波長下掃描，同時空白溶液做參比，確定檢測波長為588 nm。

2.1.4 標準曲線的繪制精密吸取對照品溶液 0.0，0.4，0.8，1.2，1.6，2.0 ml，分置于具塞試管中，揮去甲醇，精密加入新鮮配制的5%香草醛溶液0.2 ml，高氯酸0.8 ml加塞，于60℃水浴中反應15 min，取出，冰水中冷卻至室溫，精密加入冰乙酸5.0 ml，搖勻， 隨行做空白實驗，588 nm波長下測吸光度。計算得回歸方程為：Y=0.467X-0.008 2(r=0.999 9)。線性范圍為0.2～1.0 mg/ml。

2.1.5 樣品測定精密吸取供試品溶液0.5 ml，置于具塞試管中，揮去甲醇，照標準曲線項下的方法操作，測定吸收值，從標準曲線中讀出供試品溶液中總皂苷的量，計算，即得。

2.1.6 重復性實驗精密吸取供試品溶液0.5 ml置于具塞試管中，揮去甲醇，照標準曲線項下的方法操作，測定吸收值，平行測定5次，代入回歸方程，計算總皂苷的含量。結果見表1。表1 總皂苷測定的重復性實驗結果（略）

2.1.7 加樣回收率實驗精密吸取已知總皂苷含量的供試品溶液0.2 ml置于具塞試管中，分別加入0.5 mg/ml的油茶總皂苷標準溶液0.5 ml，揮去甲醇，按標準曲線繪制項下的方法操作，平行測定5次，計算加樣回收率。結果見表2。表2 總皂苷測定的加樣回收率實驗結果（略）

2.2 黃酮的含量測定［3］

2.2.1 對照品溶液的制備精密稱取干燥至恒重的蘆丁對照品20 mg，置100 ml容量瓶中，加入甲醇溶解并稀釋至刻度，搖勻，得濃度為0.2 mg/ml的對照品溶液，備用。

2.2.2 供試品溶液的制備精確量取油茶60%丙酮-水提取物0.250 7 g置100 ml容量瓶中，加入甲醇稀釋至刻度，搖勻，精密吸取20 ml置100 ml容量瓶中加入甲醇稀釋至刻度，搖勻，得濃度為0.501 4 mg/ml的供試品溶液。

2.2.3 測定波長的選擇蘆丁對照品溶液和供試品溶液NaNO2-Al(NO3)3-NaOH顯色后，用分光光度計在200～600 nm區間進行掃描。均在500 nm處有最大吸收，因此選擇500 nm為測定波長。測得的結果以蘆丁為基準計算總黃酮的含量。

2.2.4 標準曲線的繪制精密吸取蘆丁對照品溶液0.0，0.3，0.6，0.9，1.2，1.5 ml分別置于試管中，各加甲醇至2.5 ml，再分別加入質量分數為5%的亞硝酸鈉溶液0.25 ml，搖勻，室溫放置5min后，再加10%硝酸鋁溶液0.25 ml，搖勻，室溫放置5 min后，加入4%的氫氧化鈉溶液2.0 ml，搖勻，室溫放置15 min。以相同試劑為空白在500 nm處測吸光度（A），以A值為縱坐標，濃度C(mg/ml)為橫坐標，繪制標準曲線，得回歸方程為：A=0.5448C+0.007 8(r=0.999 9)，線性范圍為0.034 2～0.163 mg/ml。

2.2.5 樣品測定精密吸取供試品溶液1.5 ml置于試管中，加入甲醇至2 ml，照標準曲線項下的方法操作，測定吸收值，從標準曲線中讀出供試品溶液中蘆丁的量，計算，即得。

2.2.6 重復性實驗精密吸取供試品溶液1.5 ml置于試管中，加入甲醇至2 ml，照標準曲線項下的方法操作，測定吸收值，平行測定5次，代入回歸方程，計算總黃酮的含量。結果見表3。表3 總黃酮測定的重復性實驗結果（略）

2.2.7 加樣回收率實驗精密吸取已知總黃酮含量的供試品溶液1.5 ml置于試管中，分別加入蘆丁對照品溶液0.5 ml，余下部分按照標準曲線項下的方法操作，平行測定5次，計算加樣回收率。結果見表4。表4 加樣回收率實驗結果（略）

2.3 多元酚及鞣質的含量測定［4］

2.3.1 對照品溶液的制備精密稱取干燥至恒重的沒食子酸對照品10 mg，置100 ml棕色容量瓶中，加水溶解并稀釋至刻度，搖勻，精密量取25 ml，置100 ml棕色容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，得濃度為0.025 mg/ml的對照品溶液，備用。

2.3.2 供試品溶液的制備精密量取油茶種子60%g丙酮-水提取物干浸膏0.508 0 g置于200 ml棕色容量瓶中，加水稀釋至刻度，搖勻，過濾，棄去初濾液20 ml。精密吸取續濾液5 ml置50 ml棕色容量瓶中，加水稀釋至刻度，搖勻，即得供試品溶液Ⅰ(0.254 mg/ml)。精密吸取續濾液5 ml置于50 ml量瓶中，加水稀釋至刻度，倒入已盛有600 mg干酪素的具塞錐形瓶中，30℃水浴加熱1 h，時時振搖，取出，放冷，過濾，棄去初濾液10 ml，續濾液作為供試品溶液Ⅱ（0.254 mg/ml），備用。

2.3.3 測定波長的選擇沒食子酸對照品溶液和供試品溶液經磷鉬鎢酸-碳酸鈉顯色后，用紫外可見分光光度計在400～1 000 nm區間進行掃描。結果表明最大吸收波長為754 nm，因此選擇754 nm做為測定波長。測得的結果以沒食子酸為基準計算總酚和鞣質的含量。

2.3.4 標準曲線的繪制精密吸取沒食子酸標準溶液0.0，0.5，1.0，1.5， 2.0，2.5 ml分別置于10 ml棕色量瓶中，各加水至5ml再分別加入1ml磷鉬鎢酸試液，用29%碳酸鈉溶液稀釋至刻度。搖勻，以相同試劑為空白，30 min后在754 nm處測定吸光度（A），以A值為縱坐標，濃度C(mg/ml)為橫坐標，繪制標準曲線，得回歸方程：A=0.3155C+0.007 9，r=0.999 8。線性范圍為0.010 7～0.053 2 mg/ml。

2.3.5 總酚的測定精密吸取供試品溶液Ⅰ1.0 ml置于10 ml棕色容量瓶中，照標準曲線項下的方法，自“加入1 ml磷鉬鎢酸試液”起，同法測定吸收值，從標準曲線中讀出供試品溶液中沒食子酸的量，計算，即得。

2.3.6 不被吸附的多元酚測定精密吸取供試品溶液Ⅱ 2.0 ml置于10 ml棕色容量瓶中，照標準曲線項下的方法，自“加入1 ml磷鉬鎢酸試液”起，同法測定吸收值，從標準曲線中讀出供試品溶液中不被吸附的多酚的量，計算，即得。

鞣質含量=總酚量-不被吸附的多酚量

2.3.7 重復性實驗精密吸取供試品溶液Ⅰ 1.0 ml置于10 ml的棕色容量瓶中，照標準曲線繪制項下的方法操作，測定吸收值，平行測定5次，代入回歸方程，計算總酚的含量，結果見表5；精密吸取供試品溶液Ⅱ 2 ml置于10 ml的棕色容量瓶中，照標準曲線項下的方法操作，測定吸收值，平行測定5次，代入回歸方程，計算不被吸附的多酚的含量。結果見表6。表5 總酚測定的重復性實驗結果（略）表6 不被吸附多酚的重復性實驗結果（略）

2.3.8 加樣回收率實驗精確吸取已知總酚含量的供試品溶液Ⅰ1 ml和 已知不被吸附的多酚含量的供試品溶液Ⅱ2 ml置于10 ml棕色容量瓶中，分別加入0.025 mg/ml的沒食子酸標準溶液0.5 ml，余下部分照標準曲線繪制項下的方法操作，平行測定5次，計算加樣回收率。結果見表7～8。表7 總酚測定的加樣回收率實驗結果（略）表8 不被吸附多酚的加樣回收率實驗結果（略）

3討論

皂苷的分析測定有多種方法，但分光光度法操作簡便、靈敏，屬于經典、成熟的方法。采用分光光度計法測定其總皂苷的含量，其結果為64.90%。

以蘆丁為對照品，NaNO2-Al(NO3)3-NaOH體系為顯色劑，利用分光光度法測定總黃酮含量，操作簡便，靈敏度高，重復性好，結果可靠。研究結果表明油茶種子60%丙酮-水提物種總黃酮含量為11.81%。

總酚與鞣質含量測定方法主要是參考了《中國藥典》鞣質測定方法，以沒食子酸為對照品穩定性好，干酪素吸附作用具有專屬性，操作簡便，且重復性和回收率都較理想。測定結果：總酚含量為7.40%，其中鞣質為2.43%。

對于在這一有效部位群中，具體是哪一類成分為抗腫瘤的有效成分及其作用的機理，本研究組正在進一步研究中。

參考文獻

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篇9

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無

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篇10

劉強，西南財經大學金融學院教授、博士生導師。湖北當陽市人，宜昌市夷陵中學畢業。1981年高考數學滿分、宜昌地市理科第一名。中國科學技術大學理學學士（1986年），美國康奈爾（Cornell）大學物理化學碩士（1993年）、量子化學博士（1995年。師從諾貝爾獎得主Roald Hoffmann教授）。1995年至1997年在康奈爾大學從事博士后研究。1997年至1999年，任國際頂尖投資銀行瑞士信貸第一波士頓（Credit Suisse First Boston）紐約總部全球貨幣市場交易部分析員。1999年至2004年，任國際著名對沖基金高橋基金管理公司（Highbridge Capital Management，紐約）可轉換債券套利交易部資深分析員。2004年至2008年，任電子科技大學管理學院金融系教授、金融工程研究所所長，主持并以優異成果完成國家自然科學基金面上項目《可轉換債券定價之若干問題研究》。2008年5月至今，任西南財經大學金融學院教授，兼任華西期貨有限責任公司高級學術顧問。

二、研究領域

長期從事于金融衍生產品設計、定價及軟件化，量化交易策略及高效金融數值算法研究。任中國期貨業協會第一屆、第二屆“全國高校金融期貨與衍生品知識競賽”命題及組卷專家。“人大經濟論壇學者訪談”嘉賓。上海期貨與衍生品研究院專家庫成員。The European Journal of Finance及《管理科學學報》審稿人。現主持國家自然科學基金面上項目《復雜衍生產品的蒙特卡洛定價方法研究》。

三、研究成果

劉強教授在國際上提出美式期權正則最小二乘蒙特卡洛定價法（canonical least-squares Monte Carlo method）、美式期權正則隱含二叉樹定價法、已知紅利股票期權節點重合二叉樹定價法（對Hull經典教材《期權、期貨及其他衍生品》內容的一個修正）、非線性損益靜態復制的三種最優近似方法及可轉換債券或有贖回權的條件概率近似定價法等。

在國際頂級金融衍生產品學術期刊Journal of Futures Markets上獨立三篇，其國際金融論文已經被引用30次（谷歌學者）。社會科學研究網絡（SSRN）上存放其13篇工作論文，其中多篇論文曾名列“下載前十”目錄。在二十七萬多SSRN作者中其當前總下載排名為7287位。攻讀博士及博士后研究期間，發表七篇化學頂級學術期刊論文，已經被引用619次（谷歌學者）。

四、主要論著

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