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大規模電子状態計算を用いた光合成アンテナ複合体に関する研究

利用大规模电子结构计算研究光合天线复合体

基本信息

批准号：
06J00448
负责人：
小林正人
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

光合成アンテナ系のようなタンパク質複合体の電子状態を精度良く表すためには、現在広く用いられている密度汎関数理論(DFT)では十分でないため、波動関数理論に基づいた電子相関を含む高精度な電子状態計算の高速化が必要不可欠である。報告者はこのニーズに応えるため、全系を部分系に分割して計算を行う分割統治(DC)法に注目し、これに基づく高速な2次Moller-Plesset摂動(MP2)計算法、DC-MP2法を開発してきた(J. Chem. Phys. 127, 074103)。これにより計算コストを系の大きさNに対してほぼ線形と、従来法のN^5に対して劇的に改善することに成功した。しかし、そのプレファクターは大きく、実際の計算のためにはこの改善が求められていた。そこで、Hartree-Fockと電子相関計算の両者で同程度の精度を保つために要求される部分系の環境(バッファ領域)の大きさが異なることを用い、このプレファクターを削減するdual-level DC-MP2法を開発した。さらに、DC法をMP2よりもさらに精度の高い結合クラスター(CC)法に適用したDC-CCSD法の理論およびプログラムを開発し、線形の計算時間を保ったまま高精度の計算手法に拡張することに成功した。MP2法やCCSD法によって、動的電子相関を定量的に取り扱うことはできるが、静的電子相関はほとんど取り入れることができない。これを効率よく取り入れることができ、大規模系への適用も期待される手法にAPSG法があるが、この手法は動的電子相関を取り入れることができなかった。申請者は、APSG波動関数に対して摂動的に動的相関を取り入れる手法を開発した。これにより、結合の解離などを伴う化学反応のエネルギー局面を定量的に再現することに成功した。

The electronic state of photosynthesis-based systems is expressed with good accuracy and the density function theory (DFT) is used to calculate the electronic state of photosynthesis-based systems. Report on the development of the DC method, MP2 calculation method, DC-MP2 method (J. Chem. Phys. 127, 074103). The calculation of the number of lines and the number of lines is successful. In addition to the above, the company has also made great efforts to improve the quality of its products. The dual-level DC-MP2 method was developed for the same degree of accuracy as Hartree-Fock and electron correlation calculations, and for the same degree of accuracy as Hartree-Fock and electron correlation calculations. The DC method is applied to the MP2 method and the CC method with high precision. MP2 method CCSD method is used to calculate the dynamic electron correlation and the static electron correlation. This method is suitable for large-scale applications. The applicant shall open the method for obtaining the relevant information of the APSG ratio. The chemical reaction and the quantitative reproduction of the reaction were successful.