Development of Exact First-Principles GW+Bethe-Salpeter Method

精确第一原理 GW Bethe-Salpeter 方法的发展

基本信息

批准号：
20K03784
负责人：
野口良史
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

研究計画書に従い、保存則を満たす「厳密」なGW+Bethe-Salpeter法の確立を目指し、手法開発を継続している。GW近似の範囲で厳密な手続きに則りBethe-Salpeter方程式を解くためには、(1) self-consistent GWを行い、(2) Bethe-Salepter方程式内に現れる4つ全ての項(完全なGW電子-ホール相互作用核)を考慮することが求められる。従来のGW+Bethe-Salpeter法では電子-ホール相互作用核内の4つの項のうち2つの2次の交換項を無視して計算が行われているために、厳密な解法には至っていない。この2つの2次の交換項は1995年にOnidaら(Phys. Rev. Lett., 75, 818 (1995))が初めて第一原理GW+Bethe-Salpeter計算を行って以来、今日まで一度も評価されていない。そのために、2つの2次の交換項が実際にはどれほどの寄与を持つのかは明らかになっていない。近年の計算機能力の劇的な向上やソフトウェアの開発が進んだことにより、第一原理GW+Bethe-Salpeter法がいくつかのベンチマークセットに適応することができるようになり、計算制度が系統的に議論できるようになってきた。その結果として、極めて小さなサイズの分子には大きな計算誤差(TD-DFTよりも大きな誤差)を生じることが報告されるようになった(Phys. Rev. B, 91, 205111 (2015))。以上のことから、GW近似を超えるさらなる計算手法の開発が強く期待されるようになってきている。そのためにもまずは、GW近似の範囲で「厳密」にBethe-Salpeter方程式を扱うことができるようになる必要がある。本研究課題ではこの問題に取り組み、将来GW近似を超える計算手法の開発に道筋をつけることを目指す。

按照研究计划，我们正在继续开发该方法，旨在建立一种满足守恒定律的“严格”的GW+Bethe-Salpeter方法。为了在 GW 近似范围内按照严格的程序求解 Bethe-Salepter 方程，（1）执行自洽 GW，以及（2）求解 Bethe-Salepter 方程中出现的所有四项（完整的 GW 电子 -空穴相互作用核）必须予以考虑。传统的GW+Bethe-Salpeter方法忽略了电子-空穴相互作用核中四个项中的两个二阶交换项，因此不能提供严格的解。自 Onida 等人 (Phys. Rev. Lett., 75, 818 (1995)) 于 1995 年首次进行第一性原理 GW+Bethe-Salpeter 计算以来，这两个二次交换项从未被评估过。尚未完成。因此，尚不清楚这两个二次交换项实际上做出了多大贡献。由于近年来计算能力的巨大提高和软件开发的进步，第一原理GW+Bethe-Salpeter方法现在可以应用于多个基准集，计算系统也变得更加系统化。讨论。因此，据报道，对于极小的分子会出现较大的计算误差（比 TD-DFT 更大的误差）（Phys. Rev. B, 91, 205111 (2015)）。基于以上所述，人们强烈期望开发出超越 GW 近似的进一步计算方法。为此，我们首先需要能够在 GW 近似内“严格”处理 Bethe-Salpeter 方程。本研究项目旨在解决这一问题，并为未来超越 GW 近似的计算方法的发展铺平道路。

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

熱活性遅延蛍光機構分子を分類するための励起子マップの開発

开发用于对热激活延迟荧光机制分子进行分类的激子图

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
山田里花,石井浩平,弘瀬大地,杉野修,大野かおる,野口良史;Sato Masahide;野口良史
通讯作者：
野口良史

第一原理MD計算による水溶液中のオキシルシフェリン異性体の安定性機構の解明

使用第一原理 MD 计算阐明水溶液中氧化荧光素异构体的稳定机制

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
野口良史;樋山みやび;志賀基之;秋山英文;杉野修
通讯作者：
杉野修

Development of the Bethe-Salpeter method considering second-order corrections for a GW electron-hole interaction kernel

考虑对 GW 电子空穴相互作用核进行二阶修正的 Bethe-Salpeter 方法的开发

DOI：
10.1103/physrevb.106.045113
发表时间：
2022
期刊：
Phys. Rev. B
影响因子：
0
作者：
S. Yamada;Y. Noguchi;K. Ishii;D. Hirose;O. Sugino;and K. Ohno
通讯作者：
and K. Ohno

第一原理計算による熱活性遅延蛍光分子の光学特性調査

使用第一原理计算研究热激活延迟荧光分子的光学性质

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
森田悟史;川島直輝;村岸瞭，佐藤正英;野口良史
通讯作者：
野口良史

Quantum Yield of Near-Infrared Bioluminescence with Firefly Luciferin Analog: AkaLumine

DOI：
10.1016/j.jphotochem.2022.114270
发表时间：
2022-09
期刊：
Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry
影响因子：
0
作者：
Ryohei Ono;Keita Osawa;Yutaka Takahashi;Y. Noguchi;Nobuo Kitada;Ryohei Saito-Moriya;T. Hirano;S. Maki;Keisei Shibata;Hidefumi Akiyama;K. Kanno;H. Itabashi;Miyabi Hiyama
通讯作者：
Ryohei Ono;Keita Osawa;Yutaka Takahashi;Y. Noguchi;Nobuo Kitada;Ryohei Saito-Moriya;T. Hirano;S. Maki;Keisei Shibata;Hidefumi Akiyama;K. Kanno;H. Itabashi;Miyabi Hiyama