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??? 近日，我院黎書華教授、李偉副教授、馬晶教授在美國(guó)化學(xué)會(huì)綜述期刊Accounts of Chemical Research上發(fā)表題為“Generalized Energy-Based Fragmentation Approach and Its Applications to Macromolecules and Molecular Aggregates”（推廣的基于能量的分塊方法及其在大分子和分子聚集體中的應(yīng)用）的特邀綜述（Shuhua Li, Wei Li, and Jing Ma, Acc. Chem. Res.2014, Articles ASAP. DOI: 10.1021/ar500038z）。

????2013年，美國(guó)三位科學(xué)家Karplus, Levitt和Warshel由于“為復(fù)雜化學(xué)系統(tǒng)創(chuàng)立了多尺度模型”而獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。在各種多尺度模型中，組合量子力學(xué)/分子力學(xué)（QM/MM）方法目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大體系（如生物分子和納米粒子）的研究。然而，有些重要的化學(xué)問題，如分子聚集體的自組裝、生物大分子的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)，需要對(duì)整個(gè)體系進(jìn)行量子力學(xué)處理才能獲得定量準(zhǔn)確的描述。但傳統(tǒng)的量子化學(xué)計(jì)算方法由于計(jì)算標(biāo)度較高，難以應(yīng)用于大體系的計(jì)算。2005年黎書華教授課題組提出了計(jì)算大分子基態(tài)能量的基于能量的分塊方法，其基本思想是通過計(jì)算一系列子體系的能量從而組裝得到大體系的能量（J. Am. Chem. Soc.2005, 127, 7215）。2006年，馬晶教授課題組在子體系的計(jì)算中采用點(diǎn)電荷描述帶電基團(tuán)間的長(zhǎng)程靜電相互作用，提高了分塊方法對(duì)帶電體系的計(jì)算精度（J. Chem. Phys.2006, 124, 114112）。2007年，李偉和黎書華教授等進(jìn)一步提出了Generalized Energy-Based Fragmentation （GEBF）方法，在子體系外其余所有原子位置都引入背景點(diǎn)電荷，準(zhǔn)確地考慮了極化和長(zhǎng)程靜電作用，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)含帶電或極化基團(tuán)的大體系的基態(tài)能量和偶極矩等性質(zhì)的精確計(jì)算（J. Phys. Chem. A 2007, 111, 2193）。隨后，黎書華教授課題組在GEBF方法框架下發(fā)展了幾何構(gòu)型優(yōu)化和振動(dòng)光譜的算法、實(shí)現(xiàn)了體系分塊和子體系構(gòu)建的自動(dòng)化、改進(jìn)了構(gòu)建子體系的算法從而進(jìn)一步提高了精度（J. Phys. Chem. A2008, 112, 10864; 2010, 114, 8126;ChemPhysChem2013, 14, 108）。馬晶教授課題組發(fā)展了GEBF-QM/MM動(dòng)力學(xué)模擬方法、基于分塊的振動(dòng)圓二色（VCD）光譜計(jì)算與可極化的粗?；Ｐ头椒ǎ?i>J. Phys. Chem. B2008, 112, 7061; 2011, 115, 2801; J. Chem. Phys.2012, 136, 134105）。李偉副教授等將GEBF與明確相關(guān)F12方法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了一些復(fù)雜體系在基組極限下的高精度計(jì)算，同時(shí)構(gòu)建了多層次GEBF計(jì)算模型 (J. Chem. Phys. 2013, 138, 014106; J. Chem. Theory Comput.2014, 10, 1546）。

??? 本綜述文章系統(tǒng)地總結(jié)了近十年來黎書華教授、李偉副教授、馬晶教授及其合作者在基于能量的分塊方法的發(fā)展及應(yīng)用研究方面的一系列進(jìn)展。GEBF方法已經(jīng)被成功應(yīng)用于研究多種大體系的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，理解多肽二級(jí)結(jié)構(gòu)中的合作效應(yīng)的根源、計(jì)算超分子自組裝的驅(qū)動(dòng)力等?；贕EBF的從頭算動(dòng)力學(xué)方法已經(jīng)能用于研究生物大分子的超快動(dòng)力學(xué)行為。對(duì)于凝聚相體系中的分子聚集體，則可用基于GEBF的多尺度方法來進(jìn)行研究。例如，利用該方法已研究了溶液中溶質(zhì)分子與溶劑的相互作用和蛋白質(zhì)構(gòu)象的變化過程。這些工作表明，GEBF方法及其相關(guān)的動(dòng)力學(xué)模擬、多尺度方法有望被廣泛地用于研究分子簇、生物大分子和超分子體系的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)行為。