分子系と凝縮系における高精度計算のための長距離補正密度汎関数の開発

开发用于分子和凝聚系统高精度计算的长程校正密度泛函

基本信息

批准号：
09F09044
负责人：
山下晃一
金额：
$ 1.28万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

1、LCgau法のBecke97への適用(LCgau-B97)LCgau法を最近の交換相関汎関数Becke97に適用した新しい汎関数LCgau-B97を開発した。最近、米国のHead-Gordonグループが開発したωB97とωB97Xは、基底状態のみに対して良い精度を与えるのに対して、LCgau-B97は基底状態だけでなく、励起状態にも高精度を示した。2、LC-DFTを用いた異性化エネルギー計算従来のDFT汎関数では再現出来なかった分岐アルカンや線形アルカンの異性化反応エネルギーを、LCやLCgau法を局所応答分散力(LRD)汎関数と組み合わせ、異性化反応エネルギーの計算を行なった。今回はLCgau-DFT+LRD汎関数を様々な系の異性化エネルギーに適用し、他の汎関数より優れた実験値に対する再現性があることを確認した。特に環化反応の異性化計算には短距離交換が必要であって、LCgau法によって効果的に改善できることが分かった。3、バンド計算に適した新しい汎関数の開発固体系のバンド計算に適したhybrid汎関数法(Gau-DFT法)を開発した。従来のバンド計算に使われるhybrid汎関数法HSEは、HF交換項を内包するために誤差関数を用いているので、化学反応障壁の計算には誤差が大きくて適用することができなかった。また、誤差関数を2回使うHISS汎関数は反応障壁計算には使えるようだが、誤差関数を2回使うことで計算コストが高いという問題がある。しかし、今回開発したGau-DFTではGauss関数を一回使うことにより、バンド計算だけでなく、化学反応障壁も高精度で計算ができる。また、HF交換を内包するためにGauss関数を用いることで、最適アルゴリズムの開発により、かなり低いコストでのバンド計算が期待できる。この汎関数をGaussianO9に実装し、また凝縮系の計算に適したソフトであるQuantum Esspressoにも実装することに成功した。

1。将LCGAU方法应用于BECKE97（LCGAU-B97），我们开发了一种新的功能LCGAU-B97，该功能使用LCGAU方法对最近的交换相关功能BECKE97。最近，美国头部 - 戈登组开发的ωb97和ωb97x仅针对基态提供了良好的准确性，而LCGAU-B97不仅对于基态，而且对激发状态具有很高的精度。 2。使用LC-DFT使用LC-DFT进行分支烷烃和线性烷烃的异构化反应能，无法与常规DFT功能一起再现，与局部响应分散强度（LRD）功能结合使用，通过将LC和LCGAU方法与局部响应分散剂（LRD）结合（LRD）功能（LRD）功能（LRD）功能（LRD）功能（LRD）功能（LRD）功能（LRD）功能。在本文中，我们将LCGAU-DFT+LRD应用于各种系统的异构化能，并确认它比其他功能具有优越的实验值可重复性。特别是，计算环化反应的异构化需要短程交换，并且已经发现可以有效改善LCGAU方法。 3。适用于频带计算的新功能的开发，我们开发了一种混合功能方法（GAU-DFT方法），适用于固态系统中的带计算。在常规频带计算中使用的混合功能方法HSE使用误差函数来包围HF交换项，因此误差很大，不能应用于化学反应屏障的计算。此外，使用误差函数两次的HISS功能似乎可用于计算反应障碍，但使用误差函数两次会导致高计算成本。但是，随着GAU-DFT这次的发展，通过使用高斯函数一次，不仅可以用频带计算，而且可以以高精度来计算化学反应屏障。此外，通过使用高斯函数封装HF交换，最佳算法的开发允许以相当低的成本进行频段计算。该功能是在高斯（Gaussiano9）中实现的，并且还成功地在Quantum esspresso中实现了该功能，该功能是一种适合计算冷凝系统的软件。