静的および動的な超高精度多成分第一原理手法の開発と電子・陽電子ダイナミクスの研究

静态和动态超高精度多分量第一性原理方法开发及电子-正电子动力学研究

• 批准号: 13J10009
• 负责人: 小山田 隆行
• 金额: $ 2.76万
• 依托单位: Yokohama City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J10009/
• 关键词: 陽電子化合物; 多成分系第一原理計算; 電子-陽電子相関; 電子-陽電子対消滅率; 電子-陽電子対相対密度関数; 電子-陽電子接触密度関数; 陽電子親和力; 顕に相関したガウス型関数; 多成分系分子軌道法; 多成分系子軌道法; 第一原理計算; 電子・陽電子相関; 電子・陽電子密度

３年度の主目的は、時間に依存した多成分・多配置分子軌道法を開発し、陽電子対消滅法の要である電子陽電子対消滅機構を動的な視点から解明することである。この対消滅機構を解明するためには、対消滅率や接触密度関数、電子陽電子対分布関数などの高精度評価手法を確立することが必要不可欠である。そこで、本年度は電子・陽電子ダイナミクスの理論構築に取り組みつつ、電子陽電子相関の高精度評価手法の開発と、対消滅率、接触密度関数、電子陽電子対分布関数の評価ルーチンの開発を行い、本研究で開発中の多成分第一原理計算プログラムへ実装した。まず配置間相互作用(CI)法により、対消滅率と接触密度関数を評価し、平均場(HF)近似と比べ大幅な改善が得られることを確認した。しかしHF法やCI法では、電子陽電子間のカスプの記述が貧しいため、厳密解と比較すると対消滅率の値は、HF法では10％程度、CI法では50％程度と過小評価する結果となった。そこで、本研究計画にある電子陽電子間距離に顕に依存したガウス型ジェミナル(GTG)関数を用いた多成分第一原理プログラムを開発した。計算においてはGTG相関因子のみならず、電子軌道と陽電子軌道の分子軌道係数を自己無撞着に最適化し、エネルギーとビリアル比の精度を大幅に改善することに成功した。さらにGTG計算において電子陽電子対分布関数を評価した。本研究ではGTG関数を用いているので、厳密には電子陽電子間カスプ条件を満たさないが、GTG相関因子を多項展開とすることで徐々に電子陽電子間のカスプ的挙動が再現されることを確認した。そして対分布関数の原点の値から、対消滅率を算定した結果、厳密解の90％程度の高精度な結果を得ることができた。この他、対分布関数から電子陽電子間距離のｎ次モーメントを算定し、電子陽電子相関を顕に考慮することで厳密解と比較して良い結果を得た。

The main purpose of this paper is to develop the time-dependent multi-component and multi-configuration molecular orbital method, and the main points of the electron-positron annihilation method are as follows: The elimination mechanism is necessary to establish a high-precision evaluation method for the elimination rate, contact density and electron distribution. This year, the development of electron/positron correlation theory, electron/positron correlation high-precision evaluation method, electron/positron correlation extinction rate, contact density, electron/positron correlation distribution evaluation method, and multi-component first-principles calculation in this study were carried out. Inter-configuration interaction (CI) method is used to evaluate the relationship between the elimination rate and the contact density, and the mean field (HF) approximation is greatly improved. The HF method and CI method are used to describe the electron and cathode space. The results of the comparison are as follows: the elimination rate is 10%, the CI method is 50% and the evaluation is too small. In this study, the distance between electron and positron is dependent on the number of electrons in the first principle of multicomponent (GTG). The calculation of GTG correlation factors, electron orbitals and positron orbitals was successfully optimized without collision, and the accuracy of GTG correlation factors was greatly improved. The electron positron distribution in the GTG calculation was evaluated. In this study, the electron positron space conditions of the GTG correlation factors were determined. The results of the calculation of the origin of the distribution of the relevant number, the elimination rate, and the high accuracy of the solution are obtained. The relationship between electron and positron is calculated and the electron positron correlation is considered.

项目成果

ビリアル定理に則した原子のフント第一、第二則の統一的解釈と陽電子吸着機構の研究

根据维里定理统一解释洪德原子第一、第二定律及正电子吸附机理研究

• 发表时间: 2014
• 作者: M. Fujiki;Y. Donguri;Y. Zhao;A. Nakao;N. Suzuki;K. Yoshida;W. Zhang;〇小山田隆行
• 通讯作者: 〇小山田隆行

Molecular Orbital Analysis of High Harmonic Generation

高次谐波产生的分子轨道分析

• 发表时间: 2014
• 期刊: JPS Conf. Proc. (Proceedings of the 12th Asia Pacific Physics Conference)
• 作者: S. Ohmura;T. Oyamada;T. Kato;H. Kono;and S. Koseki
• 通讯作者: and S. Koseki

多成分系分子軌道法による極性分子LiHへの陽電子束縛機構の研究

多组分分子轨道法研究正电子与极性分子LiH的结合机制

• 发表时间: 2013
• 作者: 小山田隆行;立川仁典
• 通讯作者: 立川仁典

Multi-component molecular orbital study on positron attachment to alkali-metal hydride molecules: nature of chemical bonding and dissociation limits of [LiH; e+]

正电子与碱金属氢化物分子附着的多组分分子轨道研究：化学键的性质和[LiH；解离极限]

• DOI: 10.1140/epjd/e2014-40708-4
• 发表时间: 2014
• 期刊: Eur. Phys. J. D
• 作者: Yurika Yamada;Yukiumi Kita;and Masanori Tachikawa;T. Oyamada and M. Tachikawa
• 通讯作者: T. Oyamada and M. Tachikawa

Characterization of multielectron dynamics in molecules: A multiconfiguration time-dependent Hartree-Fock picture

分子中多电子动力学的表征：多构型时间依赖性 Hartree-Fock 图

• DOI: 10.1063/1.4894505
• 发表时间: 2014
• 期刊: The Journal of Chemical Physics
• 作者: Shu Ohmura;Hirohiko Kono;Takayuki Oyamada;Tsuyoshi Kato;Katsunori Nakai;and Shiro Koseki
• 通讯作者: and Shiro Koseki