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Nuclear Overhauser Enhancement (NOE)

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Irradiation of a spin-active nucleus causes an increase or decrease in the signal intensity of neighboring nuclei that are not necessarily chemically bonded or involved in J-coupling. This phenomenon, called the nuclear Overhauser enhancement (NOE), results from through-space interactions between the nuclear spins. The NOE effect decreases with increasing internuclear distance and is generally not observed beyond 4 angstroms. In NOE, dipole-dipole interactions between neighboring spin-active...
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An atom comprises protons and neutrons, which are contained inside the dense, central core called the nucleus, with electrons present around the nucleus. Taking into account the wave–particle duality of electrons and the uncertainty in position around the nucleus, quantum mechanics provides a more accurate model for the atomic structure. It describes atomic orbitals as the regions around the nucleus where electrons of discrete energy exist, characterized by four quantum...
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Molecular Orbital Theory II

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Atomic Orbitals

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An atomic orbital represents the three-dimensional regions in an atom where an electron has the highest probability to reside. The radial distribution function indicates the total probability of finding an electron within the thin shell at a distance r from the nucleus. The atomic orbitals have distinct shapes which are determined by l, the angular momentum quantum number. The orbitals are often drawn with a boundary surface, enclosing densest regions of the cloud.
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The Energies of Atomic Orbitals

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In an atom, the negatively charged electrons are attracted to the positively charged nucleus. In a multielectron atom, electron-electron repulsions are also observed. The attractive and repulsive forces are dependent on the distance between the particles, as well as the sign and magnitude of the charges on the individual particles. When the charges on the particles are opposite, they attract each other. If both particles have the same charge, they repel each other.
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DoNOF 2.0: Un programa de código abierto moderno de estructura electrónica para funcionales de orbitales naturales

Juan Felipe Huan Lew-Yee1,2,3, Ion Mitxelena4, Jorge M Del Campo2

  • 1Donostia International Physics Center (DIPC), 20018 Donostia, Spain.

The Journal of chemical physics
|February 18, 2026
PubMed
Resumen

El software DoNOF (Donostia natural orbital functional) versión 2.0 ofrece herramientas mejoradas de química computacional. Esta versión de código abierto mejora la optimización, los cálculos de estados excitados y las evaluaciones de propiedades ópticas no lineales.

Palabras clave:
química computacionalquímica cuánticaquímica teóricafuncionales de orbitales naturalescálculos de estructura electrónicaestados excitadospropiedades ópticas no linealesdinámica molecularsoftware de código abierto

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Área de la Ciencia:

  • Química Computacional
  • Química Cuántica
  • Química Teórica

Sus antecedentes:

  • La teoría de funcionales de orbitales naturales proporciona un marco poderoso para los cálculos de estructura electrónica.
  • El software existente para estos cálculos puede carecer de características avanzadas o algoritmos eficientes.
  • El cálculo preciso de propiedades moleculares, especialmente respuestas ópticas no lineales, es crucial en la ciencia de materiales y el descubrimiento de fármacos.

Objetivo del estudio:

  • Presentar la segunda versión del software DoNOF (Donostia natural orbital functional).
  • Mejorar las capacidades de los cálculos de funcionales de orbitales naturales de código abierto.
  • Extender la utilidad del software para el cálculo de propiedades moleculares, incluyendo respuestas ópticas no lineales.

Principales métodos:

  • Implementación de algoritmos de optimización mejorados para una convergencia más rápida.
  • Desarrollo de módulos para cálculos de estados excitados y dinámica molecular ab initio.
  • Integración con la biblioteca libcint para cálculos eficientes de integrales.
  • Inclusión de un esquema de campo finito de Romberg-Richardson para la evaluación de propiedades ópticas no lineales.

Principales resultados:

  • DoNOF 2.0 proporciona una eficiencia computacional y estabilidad mejoradas.
  • El software ahora soporta características avanzadas como cálculos de estados excitados y dinámica molecular.
  • Ahora es posible el cálculo preciso de hiperpolarizabilidades estáticas y de orden superior.

Conclusiones:

  • DoNOF 2.0 representa un avance significativo en el software de química computacional de código abierto.
  • Las características mejoradas permiten estudios más completos de la estructura electrónica y las propiedades moleculares.
  • Esta versión facilita la investigación en áreas que requieren la predicción precisa de fenómenos ópticos no lineales.