励起状態間遷移を取り扱える時間依存密度汎関数法

可以处理激发态之间跃迁的时间相关密度泛函理论

• 批准号: 20350002
• 负责人: 常田 貴夫
• 金额: $ 12.31万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research (2009-2010)The University of Tokyo (2008)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20350002/
• 关键词: 時間依存密度汎関数法; 電子状態間相互作用; 非断熱相互作用; 多配置密度汎関数法; ポテンシャルエネルギー曲面; 光化学反応; 酸化チタン光触媒反応; アルカンのisodesmic分解反応; 内部転換; 状態交差; 無放射遷移; 大規模分子計算

本研究では、時間依存密度汎関数法(TDDFT)に電子状態間相互作用および非断熱相互作用の効果を導入し、大規模分子の非断熱遷移(内部転換)を含む光化学反応再現を初めて可能にすることを目的としている。本年度の研究実施計画として、TDDFTにもとづく非断熱相互作用計算法の開発と、状態間相互作用を取り込んだ多配置DFTの開発を挙げていた。本年度は、この計画に基づいて研究を遂行した結果、これらの計算法の開発に成功した。TDDFTにもとづく非断熱相互作用計算法についてはこれまでも開発されてきたが、すべて電子状態の変化のみを考慮に入れており、分子軌道の変化を考慮に入れていなかった。しかし、化学において、非断熱相互作用における分子軌道の変化の効果は、電子状態変化の効果と同等であることが分かっている。本年度は、この非断熱相互作用法の定式を導出し、プログラム開発を行なっている。現在、プログラム開発の最終段階である。また、状態間相互作用を取り込んだ多配置DFTについては、特定の励起配置を取り込むことで電子相関のダブルカウンティングを回避した方法を開発した。定式化とプログラム開発を終え、試行計算を行なった。その結果、単配置DFTの双極子モーメントの結果を改善することが分かった。しかし、解離エネルギーを過大評価し、定量的なポテンシャル曲面を描けないことも分かった。これは軌道回転の効果の無視が原因である。この問題を解決するため、この方法への自己無撞着(SCF)法の導入を行なっている。さらに、光化学反応計算に向けた多様な応用計算も行なっている。例えば、酸化チタン光触媒計算では、吸着分子→酸化チタンへの1電子移動による直接酸化を先駆とし、生成したカチオンラジカルの燃焼反応で光触媒反応が進行することを初めて明らかにした。他にも、アルカンのisodesmic分解反応におけるDFTの問題の解決などにも成功した。

In this study, the effects of electron state interactions and non-thermal interactions by time-dependent density domain method (TDDFT) were introduced, and the effects of large-scale molecular non-thermal transport (internal transformation), including photochemical reaction, were investigated. This year's research implementation plan includes the development of TDDFT and non-thermal interaction calculation methods, and the development of multi-configuration DFT. This year, the basic research of this project was carried out successfully, and the calculation method was developed successfully. TDDFT is a non-thermal interaction calculation method that takes into account the evolution of electronic states and molecular orbitals. The effects of molecular orbital transformation and electronic state transformation in chemical and non-thermal interactions are similar. This year, the formulation of the non-thermal interaction method was derived and the development of the new method was carried out. Now, the final stage of development. The interaction between states is discussed in detail below. The design and implementation of the project are described in detail below. The results of the DFT are improved by configuring the dipole. A large number of quantitative and qualitative analyses were conducted. The reason for this is that the orbit is reversed and the effect is ignored. This problem is solved by the introduction of SCF method. In addition, photochemical reaction calculation is carried out in a variety of ways. For example, acidification, photocatalyst calculation, adsorption molecule, acidification, electron movement, direct acidification, combustion reaction, photocatalyst reaction, etc. He successfully solved the DFT problem by solving the isodesmic decomposition of the problem.

项目成果

Long-range corrected density functional theory and its progress

长程修正密度泛函理论及其进展

• 发表时间: 2008
• 作者: 常田貴夫;千葉真人;中野晴之;T. Tsuneda
• 通讯作者: T. Tsuneda

A Multiconfigurational Density Functional Theory

多构型密度泛函理论

• 发表时间: 2009
• 作者: R.Kishi;S.Bonness;K.Yoneda;M.Nakano;E.Botek;B.Champagne;T.Kubo;K.Kamada;K.Ohta;T.Tsuneda;常田貴夫;常田貴夫;常田貴夫
• 通讯作者: 常田貴夫

Long-range corrected density functional theory study on static second hyperpolarizabilities of singlet diradical systems

• DOI: 10.1063/1.3332707
• 发表时间: 2010-03-07
• 期刊: JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
• 影响因子: 4.4
• 作者: Kishi, Ryohei;Bonness, Sean;Tsuneda, Takao
• 通讯作者: Tsuneda, Takao

Water cluster anions studied by the long-range corrected density functional theory

长程校正密度泛函理论研究水团簇阴离子

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Physical Chemistry A 112
• 作者: K. Yagi;Y. Okano;T. Sato;Y. Kawashima. T. Tsuneda. K. Hirao
• 通讯作者: Y. Kawashima. T. Tsuneda. K. Hirao

Long-range exchange interactions of metal electrons

金属电子的长程交换相互作用

• 发表时间: 2010
• 作者: R.Kishi;S.Bonness;K.Yoneda;M.Nakano;E.Botek;B.Champagne;T.Kubo;K.Kamada;K.Ohta;T.Tsuneda;常田貴夫;常田貴夫
• 通讯作者: 常田貴夫