從模擬的角度看實驗《化學》第八十四卷第三期出刊
化學季刊新聞
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化學長期以來一直是一門以實驗觀測為主的學科，電腦模擬時常僅用於為已知的實驗結果提供一個合理的解釋。但是，隨著電腦算力的發展還有近期人工智慧方法的出現，計算化學的地位已悄悄的改變。2014 年《自然》期刊曾經統計史上被引用次數最多的論文，前百名中有十二篇與計算化學中常用的密度泛函理論有關[Nature 2014, 514, 550–553]。由此可見計算化學已經是主流化學研究中不可或缺的一個環節。
然而，即便技術持續進展，計算模型所能處理的時間尺度和系統大小與實驗中所量測的系統之間仍有落差。正因如此，如何建立一個能真實反映實驗情境的合理模型並正確的詮釋計算所得到的結果，經常還是計算化學研究中最具挑戰性的一步。而這一步能否處理得當，關鍵也在於了解一個模型在什麼情況下可能失效，亦即清楚知道模型的適用邊界何在。因此，本期專刊特別邀請多位國內計算化學領域的專家，分享他們在化學系統建模上的專業與經驗，並闡述在分析實驗數據時，從計算建模的視角出發有哪些不容忽視的重要關鍵：
東吳大學化學系劉啟佑教授團隊在本專刊中回顧該團隊以密度泛函理論計算探討不同低維度材料上的氧氣還原反應。此文章討論的一個重點是如何在計算中考慮實際的催化劑表面上不同官能基在不同pH 環境下的分布以及其對反應機構的影響。
◆〈低維度材料表面官能基對催化反應的影響：以氧氣還原反應之理論計算為例〉https://doi.org/10.6623/chem.202609_84(3).001
輔仁大學化學系廖振成教授則在他貢獻的文章中討論不是由單一理想結構所組成的複雜材料，例如以高熵合金為基礎的催化劑，在原子尺度的模擬框架中可以如何處理以及又有可能會碰到什麼挑戰。在此，除了計算精度之外，取樣、物理描述與分析方法和模型皆有可能影響模擬結果與實驗的吻合程度。
◆〈從單一結構到結構分布：複雜材料在實際反應條件下的模擬策略〉https://doi.org/10.6623/chem.202609_84(3).002
國立清華大學化工系林昆翰教授詳盡地介紹有機半導體載子遷移率的理論背景與實驗量測技術，並透過多尺度模擬的技術說明不同尺度方法對應到的實驗技術，以及清楚的說明方法的優缺點與限制，為讀者在有機半導體載子遷移率的未來研究上提供明確的方向與指引。
◆〈有機半導體載子遷移率：從實驗量測到多尺度模擬〉https://doi.org/10.6623/chem.202609_84(3).003
東海大學化學系彭偉韜教授則詳盡地介紹三項成功合作研究，內容豐富，包含有機材料花菁染料光譜變化、鋰離子電池中微量鎂摻雜降低負極工作電位且不損及離子傳輸的原因以及有機雷射增益介質調控吸放光波長的分子設計。明確指出理論計算化學在與實驗合作上可以扮演的重要角色，讓讀者看見良好的合作可帶來的新視野。
◆〈實驗與理論的奏鳴曲：光電與能源材料的合作案例與未竟課題〉https://doi.org/10.6623/chem.202609_84(3).004
國立中正大學化生系蔡旻燁教授團隊透過分子模擬的角度，仔細地分析水合層的空間分布與Aβ42 單體在纖維表面的吸附、位向與擴散行為。全文架構嚴謹且精準闡明分子模擬與實驗的互補性，為讀者提供分子模擬
與詮釋實驗上的全新見解。
◆〈從實驗訊號到分子機制：分子模擬如何揭示化學現象的微觀圖像－以類澱粉β蛋白的水合與聚集為例〉https://doi.org/10.6623/chem.202609_84(3).006
靜宜大學應化系陳威智教授、關凱元教授與張裕昌教授說明計算化學如何與實驗結合探討鈀預催化劑在交叉偶合反應中的活化機制，全文涵蓋鈀預催化劑之發展與活化機制，架構完整、分類清楚，並適當結合計算化學能障數值與實驗證據佐證各活化路徑，值得讀者細讀。
◆〈結合計算化學與實驗現象探討鈀預催化劑在交叉偶合反應中之活化機制〉https://doi.org/10.6623/chem.202609_84(3).007
國立中央大學化材系簡思佳教授與國立臺灣大學化工系林立強教授則從分子模擬的角度重新檢視孔洞材料表面積的測量方法，如最常被使用的Brunauer-Emmett-Teller (BET) 方法。透過由分子模擬可取得的分子層級圖像，作者清楚的點出BET 方法的侷限，並評估新一代表面積量測方法在不同孔洞材料上的適用性。
◆〈從分子模擬角度看孔洞材料之表面積量測〉https://doi.org/10.6623/chem.202609_84(3).005
另外，國立清華大學工科系楊小青教授團隊的文章以ZIF-8 金屬有機框架為例，展示如何透過分子動力學模擬與原位同步輻射小角及廣角X 光散射數據的互相比對揭開ZIF-8 結構形成的過程。文章指出，金屬有機框架並不是直接形成最終的穩定結構，而可能經歷多種不同的前驅物以及亞穩態的形成與降解。
◆〈從多尺度分子動力學模擬到原位X光散射：解析溶液自組裝與晶體生成的反應路徑〉https://doi.org/10.6623/chem.202609_84(3).009
最後，本期「化學人物誌」專欄由編者之一邱政超撰寫，分享其從德國求學、投入計算化學研究，到建立獨立研究方向的歷程，以及多年研究經驗帶給下一代化學家的體會。期盼各位作者的分享，能讓讀者對電腦模擬在實際應用上的問題與挑戰有更深入的認識，也藉此一窺計算化學家看待化學問題的視角。
◆【化學人物誌】邱政超 https://doi.org/10.6623/chem.202609_84(3).008
歡迎讀者踴躍閱讀本期《化學》!
專題主編︰邱政超 副教授（中山大學化學系）、葉丞豪 教授（逢甲大學材料科學與工程學系）
網址︰http://dx.doi.org/10.6623/chem