Development of the nonlocal kinetic-energy density functional utilizing the response function on the energy coordinate as its kernel

以能量坐标上的响应函数为核的非局域动能密度泛函的发展

• 批准号: 22K12055
• 负责人: 高橋 英明
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12055/
• 关键词: 運動エネルギー汎関数; 非局所項; エネルギー電子密度; 密度汎関数理論; エネルギー座標; 電子密度汎関数理論; 実空間グリッド法

KohnとShamによる密度汎関数法(KS-DFT)は密度汎関数理論(DFT)の実践的な方法論であり，化学や物理，工学など様々な分野で応用されている。KS-DFTの最も重要な特徴は電子の運動エネルギーを電子密度の汎関数ではなく１電子波動関数によって計算することにある。しかし，軌道の導入によってKS軌道間の直交性を維持する為の計算が必要になり、計算コストは電子数の２乗に比例して増大する。仮に精度の高い運動エネルギー汎関数が利用可能なら，DFTの計算コストは実質的に Order-Nとなる。本研究は、Wang-Teterらが提唱する運動エネルギー汎関数の非局所項に発想のきっかけを得て、課題実施者が独自に開発した新規なDFTの理論をベースとする非局所運動エネルギー汎関数を開発するものである。汎関数開発の理論的指針は以下の通り。電子密度がn0であるような参照系について、その運動エネルギーポテンシャルが与えられているとし、電子密度nのn0からのずれdnに対して、運動エネルギーポテンシャルをTaylor展開する。この時、DFTの基礎理論により、dnについて一次の項の係数に参照系の応答関数の逆関数が現れる。本課題実施者は、本人が開発したエネルギー座標を変数とする電子の密度汎関数理論に則って、この応答関数やその逆関数をエネルギー座標上の２次元の関数に射影した。この関数によれば、興味ある系の応答関数の性質を損なうことなくその次元を下げることが可能である。課題実施者は、参照系の運動エネルギーポテンシャルが正確に分かっている原子系や水素分子に対して上記の理論を適用し、その運動エネルギーをKS-DFTの結果と比較した。これらの比較により、本研究の結果がKS-DFTの結果を極めて良く再現することが分かった。

Kohn Sham density numerical method (KS-DFT), density Mathematical Theory (DFT), practical methods, Chemistry, Physics, Engineering, Chemistry, Engineering, Chemistry, Engineering, Science, Chemistry, Science, Engineering, Science, Engineering, Science, Chemistry, Science, Engineering, Science, Engineering, Chemistry, Physics, Engineering, Chemistry, Physics, Chemistry, Chemistry, Physics, Engineering, Chemistry. The most important part of the KS-DFT system is the number of special electric power stations, the number of electric density waves, the number of electric waves, and the number of electric waves. It is necessary to calculate the necessary number of computers and the proportion of the number of diesel computers in the calculation of the interchannel orthogonality between the two KS channels. In order to improve the accuracy, the number of Order-N data can be calculated by DFT. In this study and Wang-Teter, it is suggested that the number of activities is not successful, and the author of the problem is responsible for the implementation of the new DFT theory on its own. The following is the general description of the theory of mathematics. The reference frame of the electronic density is different from each other. The electrical density is different from that of the dn. The electronic density is different from that of the Taylor. At the same time, DFT basic theory and dn theory are used to calculate the number of items at one time. The reference frame is the inverse of the number of answers. The author of this project, I would like to use the number of computers, the density of the computer, the computer, the density, the inverse, the projection. If you want to know what you are doing, you are going to know that you may have something to say. The author of the project and the frame of reference are correct. The results of the KS-DFT analysis of the atomic system water molecules are in good agreement with each other. The results of this study showed that the results of this study showed that the results of KS-DFT were very good, and the results of this study showed that there were significant differences between the two groups.

项目成果

Development of nonlocal kinetic-energy density functional for the hybrid QM/MM interaction

混合 QM/MM 相互作用的非局域动能密度泛函的开发

• DOI: 10.1063/5.0128147
• 发表时间: 2023
• 期刊: The Journal of Chemical Physics
• 作者: Shintaro Kawahara;Hideo Miyachi;Takahashi Hideaki
• 通讯作者: Takahashi Hideaki

QM/MM法と溶液の理論の融合による凝縮系の化学過程の自由エネルギー計算(22)

QM/MM方法与溶液理论相结合的凝聚态化学过程自由能计算（22）

• 发表时间: 2022
• 期刊: 分子シミュレーション学会誌「アンサンブル」
• 作者: 何 其歓，杉村 博，田中 哲雄，松本一教;高橋英明
• 通讯作者: 高橋英明

電子の運動エネルギー密度汎関数の理論開発とその実装

电子动能密度泛函的理论发展及其实现

• 发表时间: 2022
• 作者: 何 其歓，杉村 博，田中 哲雄，松本一教;高橋英明;高橋英明
• 通讯作者: 高橋英明

Development of kinetic energy density functional using response function defined on the energy coordinate

使用能量坐标上定义的响应函数开发动能密度函数

• DOI: 10.1002/qua.26969
• 发表时间: 2022
• 期刊: International Journal of Quantum Chemistry
• 影响因子: 2.2
• 作者: Takahashi Hideaki