الكيمياء واختلاف المادة و كيفية تفاعل الذرات لتكوين الجزيئات وكيفية تفاعل الجزيئات مع بعضها البعض كل هذا مرتبط بدراسه العلم وتفاعلات المادة وعلاقتها بالطاقة كل ماتريد معرفة عن الكيمياء في موقع ويكي العربي فتابعونا .
دراسة التركيب الإلكترونى للمواد، أي حساب الدالات الموجية للحالات الالكترونية المختلفة لأى نظام كيميائى، بما يفتح الباب لحساب مستويات الطاقة الالكترونية والاهتزازية والدورانية سواء في حالاتها المستقرة أو المثارة. وكذلك حساب التفاعلات بين هذه الحالات الالكترونية المختلفة للذرات، وحساب الأشعة الكهرومغناطيسية التي تمتصها أو تصدرها الذرات والجزيئات، وبالتالى، دراسة التحليل الطيفي. إذ أن طيف المركب الكيميائى هو بمثابة “بصمة أصبع” عن خواصه وبنيته.
تاريخيا، كانت دراسة أطياف العناصر وعلى الأخص طيف الهيدروجين عاملا أساسيا في استنتاج نظرية الكم في الفيزياء والتي نجحت في وصف التركيب الالكترونى للهيدروجين (و بصفة عامة لكل الذرات) ومن ثم طيفه بالكامل وبدقة تامة – حيث لم تفلح الميكانيكا الكلاسيكية في ذلك – وانفتح مجالا جديدا لتفسير الطبيعة حولنا.
بما أن الحل الرياضي الكامل لمعادلة شرودنجر هو عمليا مستحيل لصعوبته البالغة، فقد طور النظريون على مر العقود الماضية عددا من النماذج الحسابية لحساب دالة موجية للمواد بطرق تقريبية. يمكن ترتيب هذه الطرق من حيث الدقة و التكلفة الحسابية بطريقة هرمية، ابتداء من طريقة هارترى-فوك في أسفل الهرم (أقل دقة، أقل تكلفة)، و مرورا بسلسلة من الطرق ذات الدقة الأعلى (التي تعتمد جميعا على طريقة هارترى-فوك كبداية لها)
مثل: تآثر التوزيعات الالكترونية (configuration interaction) و الكتلة المترابطة (coupled cluster) والتي تعد أدق نموذج متاح حاليا لحساب التركيب الالكترونى حيث تمكن من حسابات بالغة الدقة، إلا أن تكلفتها الحسابية عالية جدا بما يعنى حاليا أن حتى مع استخدام أقوى أجهزة حواسب متاحة، فإن تطبيقها يقتصر فقط على أنظمة كيميائية تحتوى على عدد محدود من الذرات (عشرات بحد أقصى).
من أنشط المجالات البحثية الآن في الكيمياء النظرية هو العمل على تطوير خوارزميات جديدة أكثر كفاءة وسرعة لحساب التركيب الإلكترونى. مع التطور المستمر في هذه الخوارزميات، وكذلك مع التطور المستمر في سرعة الحاسب وفي الذاكرة المتاحة، هناك دوما ازدياد في عدد الإلكترونات (وبالتالى الذرات والجزيئات) التي يمكن حساب دالة موجية لها باستخدام الطرق المختلفة التي ذكرت هنا.
من النظريات التي لاقت رواجا مؤخرا في نظرية التركيب الالكترونى، حيث تعطى نتائج مقبولة الدقة وبتكلفة حسابية معقولة، هي نظرية الكثافة الوظيفية (DFT, Density Functional Theory) وهي تمثل توجها مختلفا عن التراتبية القائمة على طريقة هارترى فوك والتي تقوم على حساب دالة موجية. حاليا، هذه الطريقة هي الانسب للحسابات على الأنظمة الكيميائية الضخمة (الآلاف من الذرات).
