実空間法による完全基底関数極限での電子状態理論の構築

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平成22年度は、前年度までに研究を進めてきた露に相関したF12理論を、周期境界系に適用すること、および多配置参照理論と組み合わせることに主眼をおいて研究を行った。近年、密度汎関数理論(DFT)の精度面での限界から、量子化学的手法を固体やポリマーに適用する例がしばしば見られるようになってきた。このような系の高精度計算は、材料科学の観点から非常に重要である。しかしながら従来の量子化学手法の欠点である基底関数依存性の問題はここでもボトルネックとなり、現実的な系への適用が困難であることのひとつの原因となっていた。本研究は周期系におけるF12理論の導出とプロトタイプコードの実装により、この問題を解決した。また、多配置参照二次摂動論(CASPT2)や多配置参照配置間相互作用理論(MRCI)とF12理論を組み合わせたCASPT2-F12理論やMRCI-F12理論の開発を行った。これらの理論は、CASPT2理論やMRCI理論の完全基底関数極限に近い精度を、triple-zeta等の比較的小さな基底関数を用いて達成する。とりわけMRCI-F12理論は従来のMRCI理論を置き換え、グローバルなポテンシャル局面の構築や、光化学反応の追跡などにおいて、今後広く用いられる理論となると期待される。実装されたコードは汎用量子化学計算プログラムパッケージのMolproに組み込まれており、来年度には一般ユーザに公開される予定ある。