密度汎関数法の新しい自己相互作用補正法の開発と高速計算ソフトウェアの構築

密度泛函理论自相互作用修正新方法开发及高速计算软件构建

• 批准号: 12740312
• 负责人: 常田 貴夫
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12740312/
• 关键词: 密度汎関数法; 自己相互作用誤差; 領域的自己相互作用補正法; 交換自己相互作用; van der Waals結合; 長距離交換相互作用補正法; van der Waals密度汎関数; 希ガス二量体の解離ポテンシャル; DFT交換汎関数; 運動,交換,相関汎関数の横断的関係; DFT高速計算ソフトウェア; 遷移金属二量体

平成13年度、密度汎関数法(DFT)における交換汎関数の自己相互作用誤差(SIE)を取り除く新しい方法を提案した。自己相互作用に支配された空間領域を見つけ出し、その領域の交換自己相互作用エネルギーのみ補完する領域的自己相互作用補正法である。この方法では、全運動エネルギー密度τ_σ^<total>が自己相互作用する電子に対してWeizsaecker運動エネルギー密度τ_σ^wを与えることを利用し、τ_σ^<total>がτ_σ^wに近づく領域を自己相互作用領域とする。交換自己相互作用エネルギーについては、分子内で自己相互作用する電子が水素様原子軌道のように振舞うことを利用し、このような電子に対して厳密な交換エネルギーで補正する。現在、この自己相互作用補正法のプログラムを開発中であり、完成し次第、従来のDFTでは過小評価される様々な化学反応系の反応障壁の計算に適用する予定である。さらに、昨年度開発した長距離電子間交換相互作用補正(LRC)法を利用して、DFTにもとづくvan der Waals(vdW)結合の定量的計算法を本年度開発した。SIEは長距離交換相互作用の記述に大きく影響する。LRC法は、誤差関数による二電子間相互作用1/r_<12>の電子間距離r12による分割にもとづき、交換汎関数の長距離部分をHartree-Fock交換積分で補正する方法である。本研究者は、vdW結合が電子間のvdW相互作用と長距離交換相互作用とのバランスにより形成されていると考え、vdW密度汎関数をLRC法と組み合わせることにより、DFTによるvdW結合の定量的記述を試みた。この方法を希ガス二量体の解離ポテンシャルに適用した結果、従来のvan der Waals補正法と比較して、van der Waals結合ポテンシャルの再現性が飛躍的に向上したことから、vdW結合の記述には長距離交換相互作用が重要であることが確かめられた。この方法は、昨年度開発したDFT高速計算ソフトウェアにすでに搭載済みである。

In the 13th year of the Heisei era, the density universal correlation method (DFT)における exchange universal correlation number <s:1> self-interaction error (SIE)を take the equal division く new <s:1> <s:1> method を proposal た た Their interaction に dominate さ れ た space を see つ け し, そ の の field exchange their interaction エ ネ ル ギ ー の み fill out す る their interaction correction method in the field of で あ る. こ の way で は, the whole movement エ ネ ル ギ ー density tau _ sigma ^ < total > が their interaction す る electronic に し seaborne て Weizsaecker movement エ ネ ル ギ ー density tau _ sigma ^ w を え る こ と を using し, tau _ sigma ^ < total > が tau _ sigma ^ w に nearly づ く areas を their interaction と す る. Exchange their interaction エ ネ ル ギ ー に つ い て は, molecular で す interaction between self る electronic が water element others in atomic orbital の よ う に vibration dance う こ と を using し, こ の よ う な electronic に し seaborne て 厳 dense な exchange エ ネ ル ギ ー で す connection with the る. Now, こ の their interaction corrected method の プ ロ グ ラ ム を in open 発 で あ り, complete し time, 従 の DFT で は too small review 価 さ れ る others 々 な chemical against 応 is の against 応 barrier の computing に applicable す る designated で あ る. Youdaoplaceholder0, the long-range electron-exchange interaction correction (LRC) method developed last year を, the calculation method using て て and DFTに とづく とづくvan der Waals(vdW) combined with <s:1> quantification を, the た method developed this year. SIE に long-distance exchange interaction <e:1> describes に large に く influence する. LRC method である, error threshold による two-electron interaction 1/r_<12> <s:1> electron distance r12による division に とづ とづ である, exchange general threshold <s:1> long-distance part をHartree-Fock exchange integral で correction する method である. Between the researchers は, vdW combining が electronic の vdW と long-distance exchange interaction と の バ ラ ン ス に よ り form さ れ て い る と え test number, the density of vdW generic masato を LRC England と group み close わ せ る こ と に よ り, DFT に よ る vdW based on account of の quantitative を み た. こ の way を bush ガ ス 2 quantity body の dissociation ポ テ ン シ ャ ル に applicable し た results, 従 の van der Waals と correction method compare し て, van der Waals combine ポ テ ン シ ャ ル の reproducibility に が jump up し た こ と か ら, as well as the combination of vdW の account に は long-distance exchange interaction が important で あ る こ と が か indeed め ら れ た. The <s:1> <s:1> method and the <s:1> たDFT high-speed computing ソフトウェアにすでに developed last year are equipped with みである.

项目成果

T.Tsuneda,M.Kamiya,N.Morinago,and K.Hirao: "A transversing connection between density functionals"J.Chem.Phys.. (発表予定)(印刷中).

T. Tsuneda、M. Kamiya、N. Morinago 和 K. Hirao：“密度泛函之间的横向联系”J.Chem.Phys..（待提交）（印刷中）。

T.Tshuneda, K.Hirao: "A transversing physical connection between kinetic, exchange, and correlation functionals"In "REVIEWS IN MODERN QUANTUM CHEMISTRY : A CELEBRATION OF THE CONTRIBUTIONS OF R. G. PARR". (2002)

T.Tshuneda、K.Hirao：“动力学、交换和相关泛函之间的横向物理联系”，载于“现代量子化学评论：庆祝 R. G. PARR 的贡献”。

S.Yanagisawa,T.Nakajima,T.Tsuneda,and K.Hirao: "The Relativistic Effect on Energies of Light Elements : A RESC-BOP Study"J.Mol.Struct. (Theochem). (発表予定)(印刷中).

S.Yanagisawa、T.Nakajima、T.Tsuneda 和 K.Hirao：“轻元素能量的相对论效应：RESC-BOP 研究”J.Mol.Struct（Theochem）。

S.Yanagihara, T.Tsuneda, K.Hirao: "Investigation of the use of density functionals in the second- and third-row transition metal dimer calculations"Journal of Computational Chemistry. 22. 1995-2009 (2001)

S.Yanagihara、T.Tsuneda、K.Hirao：“密度泛函在第二行和第三行过渡金属二聚体计算中的使用研究”计算化学杂志。

H.Iikura, T.Tsuneda, T.Yanai, K.Hirao: "A long-range correction scheme for generalized-gradient approximation exchange functionals"The Journal of Chemical Physics. 115. 3540-3544 (2001)

H.Iikura、T.Tsuneda、T.Yanai、K.Hirao：“广义梯度近似交换泛函的远程校正方案”化学物理杂志。