上海纽约大学化学博士三年级学生李星频在11月举办的“第二届国际量子前沿会议”（Quantum International Frontiers Conference）中荣获“最佳研究成果展示奖”。李星频在其研究中提出了一种对大分子系统的激发态进行快速计算的新方法。该研究得到了上海纽约大学化学助理教授William Glover的指导，并与华东师范大学展开合作。
上海大学物理学教授Malgozata Biczysko为李星频颁奖
国际量子前沿会议由化学领域知名期刊“分子结构”和高等院校合办，自创办以来发展迅速，规模与影响力不断扩大。今年，约80名来自世界各地的学者齐聚上海大学，分享各自在量子科学领域的研究方向、研究技术以及新想法。会议对参展人员研究的科学含量、原创性和质量，以及展示者的沟通技巧和知识储备进行了考量。
李星频在会上展示了题为“用分块方法来研究激发态：Brooker染料的溶剂显色效应（从头算起）”的研究，并从30多位参与海报展示的选手中脱颖而出，获得第一名。
李星频表示，分子对光的响应的诸多实际应用促使他对这一领域进行深入研究。“分子吸收了光之后会进入激发态。在这种状态下，分子可能会具备一些特殊的化学反应性。例如，皮肤癌的一种发生机制就与激发态下的分子反应有关——当皮肤暴露于紫外线下，DNA可能会被破坏，导致遗传信息无法正常传递，从而触发癌变，”李星频说，“如果能从分子层面理解这个过程，我们或许可以找到阻止病变的方法。”
李星频研究的最大挑战之一在于处理分子极度复杂的电子结构和运动。想要研究分子的这类性质需要进行大量计算，而现有的通过量子力学模拟大型系统（如DNA）运动的方法是不可行的。因此，李星频发明了一种新的计算方法来加速运算过程。
研究过程中，李星频与Glover教授合作，将大型分子系统分成小块，并使用高性能计算机对这些小块单独进行量子力学计算。然后，他们在保持计算结果高度准确的情况下，对分块的计算结果进行了加和。与直接计算完整的分子系统相比，分块计算的效率高出了好几个数量级，计算时间从几小时缩减到了几分钟。最后，李星频与Glover教授将分块方法的计算结果与目前全系统方法的计算结果进行比较，验证了分块计算方法的有效性。
李星频与Glover教授用来运行计算的高性能计算机。
“李星频的研究表明，这种分块计算方法对于预测液体环境中染料分子的颜色这类具有挑战性的案例十分有效，”Glover教授说，“这项基础性的研究成果，让理解复杂系统中激发态电子和原子的运动细节成为可能……未来还将有助于设计新的光反应分子，例如用于癌症治疗的放射致敏剂和用于生物成像的荧光蛋白。”
研究的另一个创新之处在于，团队采用了数百个图形处理器（GPU）而不是中央处理器（CPU）来进行运算。目前，大多数计算化学软件都是基于CPU运行的，但研究团队采用了基于GPU的Terachem软件，Glover教授则是该软件的开发人员之一。GPU广泛应用于电脑游戏中的图形处理，用大量多边形生成栩栩如生的三维环境。在对模拟分子运动进行计算时，研究团队采用了与这类图形处理原理相似的数学原理。
李星频目前正在拓展分块计算方法，使其更好地应用于模拟化学系统被激发后的动力学。李星频表示，来到上纽大以后，他的研究有了进一步发展：“我对目前的这一研究领域深感兴趣，Glover教授也为我提供了很多帮助。我们在研究过程中还得到了学校的大力支持，例如我们使用的高性能计算机就是学校提供的，没有这些设备我们不可能取得这些研究成果。”
Glover教授也为团队能在计算化学领域取得这一成果感到十分高兴。“上纽大化学博士项目的一个最大优势在于，我们拥有来自华东师范大学-纽约大学计算化学联合研究中心（上海纽约大学）的20多名深耕计算化学领域研究的教授，这一强大的师资力量使我们成为计算化学领域规模最大、实力最雄厚的研究机构之一。此次研究也是我们与华东师范大学何晓教授的研究小组共同合作的成果。”