密度汎関数法の新しい自己相互作用補正法の開発と高速計算ソフトウェアの構築

密度泛函理论自相互作用修正新方法开发及高速计算软件构建

• 批准号: 12740312
• 负责人: 常田 貴夫
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12740312/
• 关键词: 密度汎関数法; 自己相互作用誤差; 領域的自己相互作用補正法; 交換自己相互作用; van der Waals結合; 長距離交換相互作用補正法; van der Waals密度汎関数; 希ガス二量体の解離ポテンシャル; DFT交換汎関数; 運動,交換,相関汎関数の横断的関係; DFT高速計算ソフトウェア; 遷移金属二量体

平成13年度、密度汎関数法(DFT)における交換汎関数の自己相互作用誤差(SIE)を取り除く新しい方法を提案した。自己相互作用に支配された空間領域を見つけ出し、その領域の交換自己相互作用エネルギーのみ補完する領域的自己相互作用補正法である。この方法では、全運動エネルギー密度τ_σ^<total>が自己相互作用する電子に対してWeizsaecker運動エネルギー密度τ_σ^wを与えることを利用し、τ_σ^<total>がτ_σ^wに近づく領域を自己相互作用領域とする。交換自己相互作用エネルギーについては、分子内で自己相互作用する電子が水素様原子軌道のように振舞うことを利用し、このような電子に対して厳密な交換エネルギーで補正する。現在、この自己相互作用補正法のプログラムを開発中であり、完成し次第、従来のDFTでは過小評価される様々な化学反応系の反応障壁の計算に適用する予定である。さらに、昨年度開発した長距離電子間交換相互作用補正(LRC)法を利用して、DFTにもとづくvan der Waals(vdW)結合の定量的計算法を本年度開発した。SIEは長距離交換相互作用の記述に大きく影響する。LRC法は、誤差関数による二電子間相互作用1/r_<12>の電子間距離r12による分割にもとづき、交換汎関数の長距離部分をHartree-Fock交換積分で補正する方法である。本研究者は、vdW結合が電子間のvdW相互作用と長距離交換相互作用とのバランスにより形成されていると考え、vdW密度汎関数をLRC法と組み合わせることにより、DFTによるvdW結合の定量的記述を試みた。この方法を希ガス二量体の解離ポテンシャルに適用した結果、従来のvan der Waals補正法と比較して、van der Waals結合ポテンシャルの再現性が飛躍的に向上したことから、vdW結合の記述には長距離交換相互作用が重要であることが確かめられた。この方法は、昨年度開発したDFT高速計算ソフトウェアにすでに搭載済みである。

在2001年，提出了一种新方法来消除密度功能方法（DFT）中交换功能的自我交流误差（SIE）。这是一种区域自我交织校正方法，它发现一个以自我交往为主的空间结构域，并仅补充该地区的交换自我交流能量。在这种方法中，总动能密度τ_σ^<trove>用于使weizsaecker动能密度τ_σ^w与与自我相互作用的电子以及τ_σ^<total>接近τ_σ^w的区域。对于交换的自我交流能量，交换的自我交流能量用于利用一个事实，即分子中的自相互作用电子像氢样原子轨道一样行为，并且对具有严格交换能的电子纠正。目前，我们正在为这种自我交互校正方法开发一个程序，并且一旦完成，它将应用于用于通过常规DFT低估的各种化学反应系统的反应屏障计算。此外，我们使用去年开发的远程电子交换校正（LRC）方法开发了一种基于DFT的范德华（VDW）耦合的定量计算方法。 SIES对远程交换相互作用的描述有重大影响。 LRC方法是一种方法，其中由Hartree-fock Exchange积分基于Interlectron相互作用1/R_ <12>通过Interlectron距离R12通过误差函数来纠正交换函数的长距离部分。研究人员认为，VDW键是由电子与远程交换相互作用之间的VDW相互作用之间的平衡形成的，并试图通过将VDW密度函数与LRC方法相结合，通过DFT定量描述VDW键。由于将此方法应用于贵重气体二聚体的解离潜能，与常规的范德华校正方法相比，范德华结合电位的可重复性已显着改善，并且已经证实，长距离交换相互作用对于描述VDW键很重要。该方法已经安装在去年开发的DFT高速计算软件中。

项目成果

T.Tsuneda,M.Kamiya,N.Morinago,and K.Hirao: "A transversing connection between density functionals"J.Chem.Phys.. (発表予定)(印刷中).

T. Tsuneda、M. Kamiya、N. Morinago 和 K. Hirao：“密度泛函之间的横向联系”J.Chem.Phys..（待提交）（印刷中）。

S.Yanagisawa,T.Nakajima,T.Tsuneda,and K.Hirao: "The Relativistic Effect on Energies of Light Elements : A RESC-BOP Study"J.Mol.Struct. (Theochem). (発表予定)(印刷中).

S.Yanagisawa、T.Nakajima、T.Tsuneda 和 K.Hirao：“轻元素能量的相对论效应：RESC-BOP 研究”J.Mol.Struct（Theochem）。

T.Tshuneda, K.Hirao: "A transversing physical connection between kinetic, exchange, and correlation functionals"In "REVIEWS IN MODERN QUANTUM CHEMISTRY : A CELEBRATION OF THE CONTRIBUTIONS OF R. G. PARR". (2002)

T.Tshuneda、K.Hirao：“动力学、交换和相关泛函之间的横向物理联系”，载于“现代量子化学评论：庆祝 R. G. PARR 的贡献”。

T.Tsuneda & K.Hirao: "Parameter-free exchange functional"Phys.Rev.B. 62. 15527-15531 (2000)

常田

H.Iikura, T.Tsuneda, T.Yanai, K.Hirao: "A long-range correction scheme for generalized-gradient approximation exchange functionals"The Journal of Chemical Physics. 115. 3540-3544 (2001)

H.Iikura、T.Tsuneda、T.Yanai、K.Hirao：“广义梯度近似交换泛函的远程校正方案”化学物理杂志。