物理化学作为化学学科的理论基础,其核心内容在考博选拔中占据重要地位。中科院福建物质结构研究所近年来的物理化学考试大纲显示,重点考察体系热力学与动力学基础,要求考生掌握Gibbs自由能最小化原理在材料设计中的应用,特别是固态体系相变过程的计算模拟。2023年新修订的《物理化学》考纲新增了密度泛函理论(DFT)基础计算模块,要求考生能够运用VASP或Quantum ESPRESSO软件完成过渡金属氧化物的态密度分析。
在光谱化学领域,考试内容聚焦于原位表征技术,如同步辐射光源下的X射线吸收谱(XAS)与X射线发射谱(XES)联用分析,需理解其与电子结构的关系。考生需熟练推导Kramers-Kronig关系式在表面等离子体共振(SPR)光谱中的应用,并能够结合表面能计算解释光催化材料表面缺陷态的发光特性。2022年研究所真题中,曾出现基于时间分辨瞬态吸收光谱(TRTS)的激子动力学方程求解题,要求考生运用非平衡态热力学处理光生载流子复合过程。
量子化学部分考试重点转向计算方法学,特别是杂化轨道理论在新型分子筛设计中的应用。考生需掌握B3LYP与PBE泛函的适用边界条件,并能通过Hirshfeld电荷分布分析解释MOFs材料的离子交换机制。2023年新增的开放性问题要求结合机器学习辅助分子动力学(ML-MD)模拟,预测钙钛矿材料的光热转化效率,这需要考生具备Python编程基础及DFT计算结果的后处理能力。
研究所特色研究方向涉及超分子自组装与软物质理论,考试中常出现基于Flory-Huggins理论计算聚合物溶液临界交联浓度的问题,并结合分子动力学模拟分析微相分离行为。近三年真题中,涉及微流控芯片中的纳流控效应与表面张力各向异性的题目占比提升至35%,要求考生运用界面热力学原理解释毛细力驱动的流体行为。
备考建议重点关注《物理化学》(第五版)王光华主编教材中第6-8章及《高等量子化学》徐光宪著的更新内容。建议通过VASP软件完成至少5种氧化物材料的DFT计算,并撰写计算结果与文献的对比分析报告。同步关注《J. Phys. Chem. A》《ACS Nano》等期刊近两年关于单原子催化剂、超分子机器的研究进展,特别是福建物质结构研究所已发表的12篇相关论文(2021-2023)中的创新点。建议考生在考前进行3次全真模拟考试,重点训练处理复杂体系的Gibbs自由能计算题(如含5种组分的固溶体体系)及多步反应的过渡态能量分析题,此类题型在2023年考试中占比达28%。