课题基金 / 基金详情

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

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
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
项目状态：
已结题
起止时间：
2006 至 2007
来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J00448/
关键词：
分割統治法高速量子化学計算Linear-scaling法MP2法CCSD法電子相関計算タンパク質複合体APSG法Divide-and-conquer (DC)法MP2計算van der Waals相互作用エネルギー密度解析(EDA)高速電子状態計算法

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
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。
英文摘要
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。
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会议论文
Second-order Moller-Plesset perturbation energy obtained from divide-and-conquer Hartree-Fock density matrix
DOI： 10.1063/1.2388261
发表时间： 2006-11-28
期刊： JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
影响因子： 4.4
作者： [Kobayashi, Masato, Akama, Tomoko, Nakai, Hiromi]
通讯作者： Nakai, Hiromi
Alternative linear-scaling methodology for the second-order Moller-Plesset perturbation calculation based on the divide-and-conquer method
DOI： 10.1063/1.2761878
发表时间： 2007-08-21
期刊： JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
影响因子： 4.4
作者： [Kobayashi, Masato, Imamura, Yutaka, Nakai, Hiromi]
通讯作者： Nakai, Hiromi
分割統治(DC)法に基づく大規模電子相関計算法の開発
基于分而治之（DC）法的大规模电子相关计算方法的发展
DOI： --
发表时间： 2008
期刊：
影响因子： --
作者： [小林正人, 今村穣, 赤間知子, 中井浩巳]
通讯作者： 中井浩巳
Divide-and-conquer MP2 method: novel linear-scaling method for treating electron correlation
分而治之 MP2 方法：处理电子相关性的新型线性缩放方法
DOI： --
发表时间： 2007
期刊：
影响因子： --
作者： [M. Kobayashi, H. Nakai]
通讯作者： H. Nakai
共 11 条
    犬リラキシンのMDSC誘導能に着目した自己免疫疾患に対する新たな治療法の開発
    海溝型地震の発生地域・想定シナリオの多様さに備える免震建物の構造計算法の開発
    • 批准号：
      24K07771
    • 项目类别：
      Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
    • 资助金额：
      $2.25万
    • 财政年份：
      2024
    • 负责人：
      小林 正人
    • 依托单位：
      Meiji University
    位相的データ解析による反応経路地図の特徴量抽出と反応性比較・分類・予測への応用
    • 批准号：
      23K26608
    • 项目类别：
      Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    • 资助金额：
      $5.99万
    • 财政年份：
      2024
    • 负责人：
      小林 正人
    • 依托单位：
      Hokkaido University
    Feature extraction of reaction route map by topological data analysis and its application to reactivity comparison, classification, and prediction
    • 批准号：
      23H01915
    • 项目类别：
      Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    • 资助金额：
      $12.15万
    • 财政年份：
      2023
    • 负责人：
      小林 正人
    • 依托单位：
      Hokkaido University