Джоэл Боуман

Джоэл М. Боуман
Джоэл М. Боуман
Рожденный	16 января 1948 г.
Образование	Калифорнийский университет, Беркли ; Калифорнийский технологический институт
	Научная карьера
Учреждения	Университет Эмори
Докторантура	Арон Купперманн

Фотография почетного профессора Джоэла Марка Боумана

Джоэл Марк Боуман — американский физико-химик и педагог. Он является имени Сэмюэля Кэндлера Доббса профессором теоретической химии в Университете Эмори . ^{[ 1 ]}

Публикации, почести и награды

Боуман является автором или соавтором более 600 публикаций и членом Международной академии квантово-молекулярных наук . Он получил медаль Гершбаха. ^{[ 2 ]} Он является членом Американского физического общества. ^{[ 3 ]} и Американской ассоциации содействия развитию науки . ^{[ 1 ]}

Научные интересы

Его научные интересы лежат в области фундаментальных теорий химической реактивности. ^{[ 1 ]} В своей награде от AAAS он был отмечен «за выдающийся вклад в Квантовые подходы пониженной размерности к скорости реакций, а также к формулировке и применению подходов самосогласованного поля к молекулярным колебаниям». ^{[ 1 ]}

Боумен хорошо известен своим вкладом в моделирование поверхностей потенциальной энергии многоатомных молекул и кластеров. Приблизительно пятьдесят поверхностей потенциальной энергии для молекул и кластеров были смоделированы с использованием его перестановочно-инвариантного полиномиального метода. ^{[ 4 ]}

Метод перестановочно-инвариантного полинома (PIP)

Линейный полином наименьших квадратов аппроксимирует указанный порядок n и значение r в переменных r и y потенциалу Морса. ^{[ 4 ]}

Моделирование поверхностей потенциальной энергии (ППЭ) для реактивных и нереактивных систем имеет широкое применение в теоретической и вычислительной химии. Разработка глобальных ПЭС, или поверхностей, охватывающих широкий диапазон ядерных координат, особенно необходима для определенных приложений, включая молекулярную динамику и Монте-Карло моделирование , а также расчеты квантового реактивного рассеяния .

Вместо того, чтобы использовать все межъядерные расстояния, химики-теоретики часто составляют аналитические уравнения для ПЭС, используя набор внутренних координат. Для систем, содержащих более четырех атомов, подсчет межъядерных расстояний отклоняется от уравнения 3 N −6 (которое представляет степени свободы в трехмерном пространстве для нелинейной молекулы с N атомами). ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]} Например, Коллинз и его команда разработали метод, использующий различные наборы внутренних координат 3 N −6, которые они применили для анализа H ⁺ СН4 _{Реакция} . Они обратились к перестановочной симметрии, воспроизведя данные о перестановках атомов H. ^{[ 7 ]} В отличие от этого подхода, метод PIP использует линейный метод наименьших квадратов для точного математического сопоставления десятков тысяч электронных энергий как для реактивных, так и для нереактивных систем.

Методология

Обычно функции, используемые при подгонке поверхностей потенциальной энергии к экспериментальным данным и/или данным теории электронной структуры, основаны на выборе координат. Большинство выбранных координат представляют собой растяжения связей, валентные и двугранные углы или другие криволинейные координаты, такие как координаты Якоби или полисферические координаты. ^{[ нужна ссылка ]} У каждого из этих вариантов есть свои преимущества. ^{[ 4 ]} В подходе PIP используются межъядерные расстояния N(N − 1)/2. Это число переменных равно 3N −6 (или 3N − 5 = 1 для двухатомных молекул ) для N = 3, 4 и различается при N ≥ 5. Таким образом, N = 5 является важной границей, влияющей на выбор координат. Преимуществом использования этого набора переменных является его присущее замыкание при всех перестановках атомов. Это означает, что независимо от порядка перестановки атомов результирующий набор переменных остается неизменным. Однако основное внимание уделяется перестановкам с участием идентичных атомов, поскольку ППЭ должна быть инвариантной относительно таких преобразований. ^{[ 4 ]}

PIP с использованием переменных Морзе вида $y_{ij}=exp(-r_{ij}/a)$ , где $r_{ij}$ расстояние между атомами $i$ и $j$ и $a$ — параметр диапазона) предлагает метод математической характеристики многомерных ПЭС. Зафиксировав параметр диапазона в переменной Морзе, PES можно определить посредством линейной аппроксимации вычисленных электронных энергий системы при различных структурных схемах методом наименьших квадратов. Принятие пермутационно-инвариантной основы подгонки, будь то в форме всех межъядерных расстояний или преобразованных переменных, таких как переменные Морса, облегчает достижение точных подгонок для молекул и кластеров. ^{[ 8 ]}

Избранные публикации

Боуман, Дж. М. (2000), «За пределами платоновых молекул (приглашенная «перспектива»)», Science , 290 (5492): 724–725, doi : 10.1126/science.290.5492.724 , PMID 11184203 , S2CID 93762491 .
Таунсенд, Д.; Лаханкар, ЮАР; Ли, СК; Шамбро, Южная Дакота; Костюмы, АГ; Чжан, X.; Райнекер, Дж.; Хардинг, Л.Б.; Боуман, Дж. М. (2004), «Блуждающий атом: отклонение от пути реакции при разложении формальдегида», Science , 306 (5699): 1158–61, Бибкод : 2004Sci...306.1158T , doi : 10.1126/science.1104386 , ПМИД 15498970 , S2CID 31464376 .
Хуанг, X.; Маккой, AB; Боуман, Дж. М.; Джонсон, LM; Сэвидж, К.; Донг, Ф.; Несбитт, DJ (2006), «Квантовая деконструкция инфракрасного спектра CH ₅⁺" , Science , 311 (5757): 60–3, Bibcode : 2006Sci...311...60H , doi : 10.1126/science.1121166 , PMID 16400143 , S2CID 26158108 .
Инь, ХМ; Кейбл, Ш.; Чжан, X.; Боуман, Дж. М. (2006), «Признаки фотодиссоциации H ₂ CO из двух электронных состояний», Science , 311 (5766): 1443–6, Бибкод : 2006Sci...311.1443Y , doi : 10.1126/science.1123397 , PMID 16527976 , S2CID 37885013 .
Колебательная динамика молекул , World Scientific Publishing, 2022.

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Избранные академические достижения (PDF) , Университет Эмори, осень 2005 г., заархивировано из оригинала (PDF) 28 ноября 2009 г. , получено 14 апреля 2009 г.
^ Esciencecommons (22 августа 2013 г.). «Взгляд Джоэла Боумена с вершины теоретической химии» . Электронная наукаCommons . Проверено 7 апреля 2024 г.
^ Список членов APS, Отдел атомной, молекулярной и оптической физики, 2008 г. Архивировано 21 ноября 2008 г. в Wayback Machine .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Цюй, Чен; Ю, Ци; Боуман, Джоэл М. (20 апреля 2018 г.). «Пермутационно-инвариантные поверхности потенциальной энергии» . Ежегодный обзор физической химии . 69 (1): 151–175. Бибкод : 2018ARPC...69..151Q . doi : 10.1146/annurev-physchem-050317-021139 . ISSN 0066-426X . ПМИД 29401038 .
^ Чен, Цзюнь; Сюй, Синь; Сюй, Синь; Чжан, Донг Х. (14 июня 2013 г.). «Коммуникация: Точная глобальная поверхность потенциальной энергии для реакции OH + CO → H + CO2 с использованием нейронных сетей» . Журнал химической физики . 138 (22). дои : 10.1063/1.4811109 . ISSN 0021-9606 . ПМИД 23781775 .
^ Цзян, Бин; Го, Хуа (6 августа 2013 г.). «Перестановочно-инвариантный полиномиальный подход нейронной сети к подбору поверхностей потенциальной энергии» . Журнал химической физики . 139 (5). Бибкод : 2013JChPh.139e4112J . дои : 10.1063/1.4817187 . ISSN 0021-9606 . ПМИД 23927248 .
^ Томпсон, Кейран С.; Джордан, Мередит Дж.Т.; Коллинз, Майкл А. (22 мая 1998 г.). «Поверхности потенциальной энергии многоатомных молекул путем интерполяции в локальных внутренних координатах» . Журнал химической физики . 108 (20): 8302–8316. Бибкод : 1998JChPh.108.8302T . дои : 10.1063/1.476259 . ISSN 0021-9606 .
^ Манчини, Джон С.; Боуман, Джоэл М. (4 сентября 2014 г.). «Новая многочастичная потенциальная поверхность энергии для кластеров HCl и ее применение к ангармонической спектроскопии и колебательно-вибрационной передаче энергии в тримере HCl» . Журнал физической химии А. 118 (35): 7367–7374. Бибкод : 2014JPCA..118.7367M . дои : 10.1021/jp412264t . ISSN 1089-5639 . ПМИД 24444294 .

Внешние ссылки

Домашняя страница Боумена в Эмори

[highlights05-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Избранные академические достижения (PDF) , Университет Эмори, осень 2005 г., заархивировано из оригинала (PDF) 28 ноября 2009 г. , получено 14 апреля 2009 г.

[2] Esciencecommons (22 августа 2013 г.). «Взгляд Джоэла Боумена с вершины теоретической химии» . Электронная наукаCommons . Проверено 7 апреля 2024 г.

[3] Список членов APS, Отдел атомной, молекулярной и оптической физики, 2008 г. Архивировано 21 ноября 2008 г. в Wayback Machine .

[:0-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Цюй, Чен; Ю, Ци; Боуман, Джоэл М. (20 апреля 2018 г.). «Пермутационно-инвариантные поверхности потенциальной энергии» . Ежегодный обзор физической химии . 69 (1): 151–175. Бибкод : 2018ARPC...69..151Q . doi : 10.1146/annurev-physchem-050317-021139 . ISSN 0066-426X . ПМИД 29401038 .

[5] Чен, Цзюнь; Сюй, Синь; Сюй, Синь; Чжан, Донг Х. (14 июня 2013 г.). «Коммуникация: Точная глобальная поверхность потенциальной энергии для реакции OH + CO → H + CO2 с использованием нейронных сетей» . Журнал химической физики . 138 (22). дои : 10.1063/1.4811109 . ISSN 0021-9606 . ПМИД 23781775 .

[6] Цзян, Бин; Го, Хуа (6 августа 2013 г.). «Перестановочно-инвариантный полиномиальный подход нейронной сети к подбору поверхностей потенциальной энергии» . Журнал химической физики . 139 (5). Бибкод : 2013JChPh.139e4112J . дои : 10.1063/1.4817187 . ISSN 0021-9606 . ПМИД 23927248 .

[7] Томпсон, Кейран С.; Джордан, Мередит Дж.Т.; Коллинз, Майкл А. (22 мая 1998 г.). «Поверхности потенциальной энергии многоатомных молекул путем интерполяции в локальных внутренних координатах» . Журнал химической физики . 108 (20): 8302–8316. Бибкод : 1998JChPh.108.8302T . дои : 10.1063/1.476259 . ISSN 0021-9606 .

[8] Манчини, Джон С.; Боуман, Джоэл М. (4 сентября 2014 г.). «Новая многочастичная потенциальная поверхность энергии для кластеров HCl и ее применение к ангармонической спектроскопии и колебательно-вибрационной передаче энергии в тримере HCl» . Журнал физической химии А. 118 (35): 7367–7374. Бибкод : 2014JPCA..118.7367M . дои : 10.1021/jp412264t . ISSN 1089-5639 . ПМИД 24444294 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

Базы данных авторитетного контроля
Международный	ЯВЛЯЮТСЯ ВИАФ
Национальный	Израиль
академики	Google Академика
Другой	ИдРеф