洪本坤

职 称: 副教授

学 历: 博士研究生

硕士招生专业: 物理化学学硕、材料工程专硕

博士招生专业: 无

电子邮件: benkun[replaced by at]fzu.edu.cn

研究方向: 理论与计算化学

课题组网页:

教育工作经历(Education and working experiences)

2025.10至今   福州大学 化学学院 副教授

2017.09-2025.09 南京大学 化学化工学院 博士

2013.09-2017.07 南京大学 化学化工学院 学士

科研简介(Scientific research)

主要从事低标度量子化学方法开发和应用,开发或采用量子化学、分子动力学模拟(增强采样)、机器学习势函数等方法,研究周期性体系的结构、振动光谱、热性质、相变等。目前在J. Chem. Phys.Chem. Sci.等刊物上发表论文共10篇。

科研项目(Scientific research projects)

福州大学科研启动基金(2025.12-2027.1130万)

代表性论文(Representative papers)

B. Hong, G. Li, P. Liu, W. Li*, M. Yang*, and S. Li*. "Phase Diagram of CO2-I/III from Molecular Dynamics Simulation Using a PBE0-Accuracy Machine Learning Potential.J. Chem. Phys. 2025, 163, 134502. DOI: 10.1063/5.0282391. (2025.09.08)

B. Hong, D. Zhao, W. Li*, and S. Li*. "Generalized Energy-Based Fragmentation Approach for Structures and Properties of Periodic Condensed Phase Systems.Comprehensive Computational Chemistry 2024, 1, 129. DOI: 10.1016/B978-0-12-821978-2.00135-5. (Book chapter, 2023.10.25)

B. Hong, T. Fang, W. Li*, and S. Li*. "Predicting the Structures and Vibrational Spectra of Molecular Crystals Containing Large Molecules with the Generalized Energy-Based Fragmentation Approach.J. Chem. Phys. 2023, 158, 044117. DOI: 10.1063/5.0137072. (2023.01.09)


Y. Sun‡, B. Hong‡, W. Li*, S. Li*. "Generalized Energy-Based Fragmentation DLPNO-CCSD(T) Approach at Complete Basis Set Limit and Its Application to Benzene Clusters.Chin. J. Chem. Phys. 2025, 38, 347. DOI: 10.1063/1674-0068/cjcp2405068. (co-first authors, 2024.08.07)

X. Huang‡, B. Hong‡, G. Wen, S. Li*, and L. Zheng*. "Photo-Controllable Heterostructured Crystals of Metal–organic Frameworks via Reversible Photocycloaddition.Chem. Sci. 2023, 14, 1852. DOI: 10.1039/D2SC06732C. (co-first authors, 2023.01.19)

问答(Q&A)

Q】理论与计算化学是做什么的?

A】理论与计算化学的任务是模拟和理解化学结构与化学过程。

例如,对于某个键连明确的分子,最稳定的结构是什么样的?进一步地,对于给定的元素比例,最稳定的结构是什么样的?他们对应的红外光谱、Raman光谱、核磁屏蔽常数是什么样的?

又如,某个官能团能够发光,它的发光波长应该是多少?

再如,对于一个化学反应,键长键角是如何变化的?吸热(或放热)的量是多少?过渡态的结构和相对于反应物的能量是多少?

还有,某个蛋白质有两个较为稳定的构象,他们之间转变的路径有哪些?如何把握他们的转变机理?

——这些都是理论与计算化学的研究对象,都是“可以算的”。


Q】怎么算呢?真的把整个体系“装”进计算机吗?

A】我们研究的体系一般只有10^0~ 10^4原子,通过统计热力学的方法来获得宏观的结果。最知名的理论与计算化学软件Gaussian就是如此,用配套的可视化软件GaussView搭建分子模型,然后我们就可以预测分子最稳定的结构、光谱等。


Q】只用这么少的原子,难怪经常算不准咯?

A】“算不准”是个复杂的问题,是模型太小,还是建模错误?

首先当然是模型太小(尺寸效应),这是由于“算不动”,计算机和计算化学方法的限制。让更大、更复杂的模型可以“算得动”,本身就是理论与计算化学的任务,例如,近年来蓬勃发展的机器学习势函数(machine learning potentialMLP)可以将计算效率提高3~6个数量级。

其次,针对不同的体系有更复杂的模型。对于受溶剂影响不大的体系,用包含10^1~10^2原子的体系进行模拟就足够了;对于受溶剂影响较大,可以采用隐式溶剂模型,甚至采用(全原子)分子动力学(Molecular DynamicsMD)模拟,MD模拟可以做到10^4原子甚至更大的体系。

最后,目前能完全处理好的体系还很局限,主要是小分子和有机分子。对于过渡金属和激发态体系有时候需要多参考方法,对于长周期元素需要引入相对论,还有光、电、磁等环境复杂的体系,目前都没有比较成熟而高效的理论计算方法。


Q】现在大语言模型(large language modelLLM)非常发达,我可以用LLM设计模拟方案、生成输入文件、分析输出文件,那么理论与计算化学这个学科存在的价值是什么?

A】就我个人而言,LLM是也只是一个高级助手。它不仅能帮我润色文字、加速文献阅读,帮我整理思路、整合观点,还能按照我提供的思路写程序。但是,这些LLM生成的文字是否符合化学直觉,最后的判断仍需自己完成。而且,当我真正提出一个处于学科前沿的模糊idea时,他是无法给出具体的解决方案或技术路线的!是的,他能旁征博引,但我不指望培养他的创造力。

在学科发展战略的层面上,LLM目前还不能做好这几件事儿。首先,上一个回答所说,理论与计算化学能完全处理好的体系还很局限,因此,要求发展新的、更普适的理论与计算方法。同时,由于没有大一统的方法,需要在精度和效率上做好平衡。如何选择合适的模型、采用哪些已有的方法、如何标定计算参数,都需要长期的练习。而且,随着新的理论与计算方法不断涌现,也需要不断追踪前沿,正确理解和使用这些新方法。


Copyright © 2010-2025 福州大学化学学院版权所有