電子散乱・光学応答・陽電子動力学解析に向けた時間依存密度汎関数法の包括的開発

电子散射、光学响应和正电子动力学分析的瞬态密度泛函理论的综合发展

基本信息

批准号：
19K03675
负责人：
鈴木康光
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

３つの研究項目、（１）電子散乱を記述可能とする記憶効果を取り入れた時間依存密度汎関数理論（TDDFT）計算手法の開発と応用、（２）低次元物質の励起子光学応答を記述可能とするTDDFT法の開発と応用、（３）電子・陽電子・原子核相関ダイナミクス計算のための多成分TDDFT法の確立、について研究を行った。項目１では、機械学習法を用いた、記憶効果を取り入れたTDDFTの交換相関ポテンシャルの開発を行った。１次元２電子散乱モデル系から得られた数値的に厳密な交換相関ポテンシャルの訓練データを用いて、時間依存電子密度を入力とするニューラルネットワークポテンシャルを開発した。特に、初期時刻から現在時刻までの電子密度を時間について重み付き積分をした密度を入力とすることで、記憶効果を取り込んだポテンシャル汎関数を開発することに成功した。開発したポテンシャルは、訓練データ外の電子散乱ダイナミクス計算に対しても良い精度を与えることを示した。本結果を論文に発表した。項目２では、まず多体摂動理論におけるBethe-Salpeter方程式に近似を加えることでTDDFT法におけるBootstrap交換相関カーネルが導出されることを明らかにし、Bootstrap交換相関カーネルとTran-Blaha metaGGA交換相関ポテンシャルを組み合わせたTDDFT法を用いて、2層六方晶窒化ホウ素および単層遷移金属ダイカルコゲナイドの誘電関数計算を行った。その結果、多体摂動論の方法よりも小さい計算コストで、それぞれの励起子ピークの特徴を正しく計算できることを明らかにした。結果は論文に発表した。項目３では、研究代表者らが開発した電子‐陽電子相関ダイナミクス解析に向けた時間依存多成分密度汎関数理論(TD-MCDFT)において、Ehrenfest法を適用することで、原子核に働く力を近似的に定式化することに成功した。

We conducted research on three research items: (1) the development and application of a time-dependent density functional theory (TDDFT) calculation method that incorporates memory effects that allow for description of electron scattering, (2) the development and application of a TDDFT method that allows description of the exciton optical response of low-dimensional materials, and (3) the establishment of a multicomponent TDDFT method for calculation of electron, positron, and nuclear correlation动力学。在项目1中，我们开发了TDDFTS的交换相关潜力，这些TDDFTS使用机器学习方法结合了内存效应。使用数值精确的训练数据来获得从一维的两电子散射模型系统获得的交换相关势，随着输入而开发了具有时间依赖性电子密度的神经网络电位。特别是，我们成功地开发了一种潜在的功能，该功能通过随着时间的推移加权积分来输入从初始时间到当前时间的电子密度来结合内存效应。开发的电位还为电子散射动力学计算提供了良好的准确性，在训练数据之外。结果发表在论文中。在第2项中，我们首先揭示了TDDFT方法中的Bootstrap交换相关内核可以通过在多体扰动理论中添加近似值，并在多体扰动理论中添加近似值，以及使用双层乙酰甲基乙酰基和单层硼型甲甲甲甲基甲基甲基化金属的介电函数计算，使用了双层乙酰基胆管构成了套装套装套装套装套装套装套装。 Bootstrap交换相关内核和Tran-blaha Metagga交换相关潜力。结果，可以揭示每个激子峰的特征可以以计算成本少于多体扰动理论的方法来正确计算。结果发表在论文中。在第3项中，Ehrenfest方法成功地应用于作用于时间依赖性的多组分密度功能理论（TD-MCDFT）的力，由主要研究者开发，以分析电子 - 符合符号相关动力学。