的基本定义、理论基础及其在势能面上的特征，重点分析了过渡态的计算方法（如TS、QST2、QST3）与验证步骤（频率分析、IRC计算）。

中的关键作用，为理解与控制化学反应过程提供了理论依据与方法支撑。

什么是过渡态

（Transition State, TS）是化学反应过程中反应物与产物之间的关键瞬态结构，位于势能面的鞍点上是存在且仅存在一个虚频率。从量子力学视角看，过渡态是势能面（PES）上连接两个局部极小值（反应物与产物）的一阶鞍点，其数学表达为梯度为零且Hessian矩阵有一个负本征值。

过渡态理论假设反应体系遵循玻尔兹曼分布传统上，过渡态的结构主要依靠来确定。这些方法基于量子力学原理，通过求解薛定谔方程来预测分子系统的能量和结构。()。

方法QST2则需要同时提供反应物和产物的结构，Gaussian程序会根据这两个结构自动生成过渡态的初始猜测。这种方法要求反应物和产物分子中的原子序号顺序必须一致，否则会导致错误的结果。

方法无论采用哪种方法，确认得到的结构是否是真正的过渡态至关重要。这一确认过程通常包括两个步骤：(IRC)。

虚频1、过渡态研究对于理解化学反应机理。

的过程中，经过了一个高能量的过渡态。这一认识对于理解有机反应机理很重要。

10.1016/j.ces.2024.120458

过渡态研究在催化剂设计，从而设计出更高效、更具选择性的催化剂。这对于开发新的化学合成方法、生产燃料和药物具有重要意义。

。这一假设帮助化学家预测过渡态的结构，并据此设计能够稳定该结构的催化剂。

复杂化学系统中往往存在多个竞争反应路径，构建完整的反应网络对于理解化学反应的整体行为至关重要。过渡态是构建反应网络的关键，因为它定义了不同反应路径之间的连接方式DOI:以γ-酮过氧化氢（KHP）的研究为例，React-OT模型生成的反应网络与文献记载的KHP反应节点完全一致，表明其能够准确捕捉所有关键反应。

总结

研究已经从纯粹的理论概念发展到可以部分实验观测的阶段。随着科学技术的发展，尤其是飞秒光谱和计算化学方法的进步，科学家对过渡态的理解越来越深入。最近发展的机器学习方法更是将过渡态搜索的速度提高过渡态研究的意义不仅限于学术领域，还在工业应用中发挥着重要作用，优化合成路线，降低实验成本。在材料探索方面，过渡态研究可以帮助构建超大型反应网络，发现新型功能材料（如MOFs、钙钛矿）。