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量子モンテカルロ法による高精度電子状態計算の実現とフント第一、第二則の統一的解釈

利用量子蒙特卡罗方法实现高精度电子态计算并统一解释洪德第一定律和第二定律

基本信息

批准号：
08J06432
负责人：
小山田隆行
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

フント則は、電子間斥力エネルギーの低下により解釈されてきたが、この従来解釈はビリアル定理に違反し誤りである。基本的ハミルトニアンから直接導出されるビリアル定理は、パウリの排他原理と共に将来的材料設計に向けて、第一原理手法を有意に発展させるための最も重要な指導原理である。本研究は、これまでに2p、3p原子についてフント第一、第二則は核遮蔽の低下に起因した原子核電子間引力エネルギーの低下により統一的に解釈されることを示した。この研究を3d遷移金属原子に拡張し、より安定なLS項において原子核電子間引力エネルギーは低下し、これは電子間斥力エネルギーの増加を伴うことをビリアル定理を満たす高精度計算から確かめた。HF法によるエネルギー差の過大評価は相関を考慮することで改善し、実験とのより良い一致が得られた。また、相関の影響をビリアル定理に基づき解析し、相関は電子間斥力エネルギーの低下のみならず、核遮蔽を弱め電子密度分布をHFと比べ更に収縮させることにより原子核電子間引力エネルギーを低下させることを確かめた。3d原子について配置間混合により主として静的相関を考慮する多配置HF法では相関の回復率は50%程度であったが、電子間距離に陽に依存した多電子波動関数を用いて動的相関を考慮するVMC、DMC法では、それぞれ70%、93%の回復率が得られ、3d原子の相関の定量評価において後者の手法が優位であることが分かった。計算においては本研究でプログラムを改良し評価した電子密度についてカスプ条件、核遠方での漸近関係を検証し、これを高精度に満たすことを確認した。上記の研究成果は、磁性を初めとする物性科学の基礎理論に対する重大な問題提起となっており、ベトナム・ハノイで開催された国際会議(ACCMS5)において発表した他、国際的専門誌へ向けて論文を投稿中である。

In this case, the electron repulsion force is low, and the solution to the problem violates the theorem. Basic principles of material design are derived directly from the principles of exclusivity and the most important guiding principles of intentional development. This study shows the first and second reasons for the decrease of nuclear shielding due to the interaction of 2p and 3p atoms. This study focuses on the 3d migration of metal atoms, the stability of the LS term, the attraction between electrons in the nucleus, the increase of the repulsion between electrons, and the high accuracy calculation of the theorem. The HF method is considered to be the best way to improve the quality of the product. The correlation theory is based on the analysis of the correlation between the electron repulsion and the electron density distribution, and the correlation between the electron repulsion and the electron density distribution is based on the comparison between the HF and the electron density distribution. 3d atom inter-configuration mixing, main and static correlation, multi-configuration HF method, correlation recovery rate of 50%, electron distance dependence, multi-electron ratio correlation, dynamic correlation, VMC, DMC method, recovery rate of 70%, 93%, quantitative evaluation of 3d atom correlation, the latter method is optimal. In this study, we improved the calculation, evaluated the electron density, verified the asymptotic relationship, and confirmed the accuracy of the calculation. The research results mentioned above are related to the fundamental theory of physical properties science, and are submitted to the International Conference on Magnetic Properties (ACCMS5).