Theory of Molecular Interaction and Its Application to Studies of Molecular Clusters

分子相互作用理论及其在分子簇研究中的应用

基本信息

  • 批准号:
    20550018
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.41万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 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

项目摘要

To evaluate the molecular interaction energy by the ab initio (first principle) quantum chemical calculations, the error inherent to the basis set expansions has to be removed or to be avoided. The causes of the error are the inconsistency in the approximation for the isolated systems and for the composite system. In the molecular orbital (MO) based theory and in most of the density functional theory (DFT), the one-electron functions (orbitals) are expanded in terms of Gaussian functions. So one of causes in the inconsistency is related with the orbitals used; which can be called the Orbital Basis Inconsistency (OBI). In MO theory, the many-electron wave functions are described by a superposition of electron configurations, or by a linear combination of Slater determinants. Thus, the second cause of the inconsistency is Configuration Basis Inconsistency (CBI). Using the locally projected molecular orbital (LPMO), the 3rd order single excitation perturbation (3rdSPT) and the 2nd order double excitation perturbation theory (2ndDPT) are developed. The theory can avoid the OBI by determining the MO under the local condition and the CBI by restricting the electron configurations in the perturbation theory. The method is tested for many molecular clusters using various basis sets, and the calculated binding energies are compared with the published reference energies. The developed code is sufficiently efficient to study a large water clusters such as (H_2O)_25 with 3rdSPT/aug-cc-pVDZ and (H_2O)_6 with 3rdSPT+2ndDPT/aug-cc-pVTZ.
为了通过从头计算(第一原理)量子化学计算来评估分子相互作用能,必须消除或避免基组展开所固有的误差。误差的原因是孤立系统和组合系统的近似不一致。在基于分子轨道(MO)的理论和大多数密度泛函理论(DFT)中,单电子函数(轨道)是根据高斯函数展开的。因此,产生这种不一致的原因之一与所使用的轨道有关,我们称之为轨道基不一致(OBI)。在MO理论中,多电子波函数由电子组态的叠加或由斯莱特行列式的线性组合来描述。因此,不一致的第二个原因是配置基础不一致(CBI)。利用局域投影分子轨道(LPMO),发展了三阶单激发微扰理论(3rdSPT)和二阶双激发微扰理论(2ndDPT)。该理论通过在局域条件下确定分子轨道来避免OBI,通过限制微扰理论中的电子组态来避免CBI。许多分子簇使用不同的基组的方法进行了测试,并计算出的结合能与出版的参考能量进行比较。所开发的程序对大团簇如(H_2O)_25(3rdSPT/aug-cc-pVDZ)和(H_2O)_6(3rdSPT+2ndDPT/aug-cc-pVTZ)具有足够的计算效率。

项目成果

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专利数量(0)
Efficient molecular orbital theory for molecular interaction with less basis set superposition error
有效的分子轨道理论,用于具有较小基组叠加误差的分子相互作用
  • DOI:
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    徳村邦弘;福吉修一;中垣良一;吉井範行;岩田末廣
  • 通讯作者:
    岩田末廣
Deuteration Effects on the Gibbs Free Energy Changes in Guest Encapsulation Reactions
氘化对客体封装反应中吉布斯自由能变化的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Suehiro Iwata;Katsunori Fukuda;Takeharu Haino
  • 通讯作者:
    Takeharu Haino
Molecular orbital theory for molecular interaction based on locally projected molecular orbital
基于局部投影分子轨道的分子相互作用的分子轨道理论
  • DOI:
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    福吉修一;中垣良一;吉井範行;岩田末廣;Harumi Sato;岩田末廣
  • 通讯作者:
    岩田末廣
Absolutely local occupied and excited molecular orbitals in the 3rd order single excitation perturbation theory for molecular interaction
分子相互作用三阶单激发微扰理论中的绝对局域占据和激发分子轨道
  • DOI:
    10.1021/jp101483t
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    石田豊和;白土東子;成松久;久保田智巳;Suehiro Iwata
  • 通讯作者:
    Suehiro Iwata
Ab initio Studies of Aromatic Excimers with Multiconfigurational Quasi-degenerated Perturbation Theory
芳香族准分子的多构型准简并微扰理论从头算研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Shirai;Soichi;Iwata;Suehiro;Tani;Takao;Inagaki;Shinji
  • 通讯作者:
    Shinji
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    1993
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    $ 2.41万
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    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

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