共鳴安定化状態のための時間依存密度汎関数法

共振稳定态的时间相关密度泛函理论

• 批准号: 20038012
• 负责人: 常田 貴夫
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research (2009)The University of Tokyo (2008)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20038012/
• 关键词: 時間依存密度汎関数法; 多配置密度汎関数法; 大規模分子の光化学反応; 解離ポテンシャル; 内殻電子励起; 長距離補正(LC)法; 固体電子のnearsightedness; 固体バンド計算法; 共鳴電子状態; 電子相関の二重計算; 解離ポテンシャル曲線; 電子状態間相互作用; 電子状態間交差; 光化学反応

本研究は、時間依存密度汎関数法(TDDFT)に多配置波動関数を取り込むことにより、これまでのTDDFTでは再現できない電子励起状態ポテンシャル曲面の交差付近の再現を可能にし、大規模分子の光化学反応のon the flyシミュレーションを可能にすることを目的とした。その結果、第二歩として、多配置DFTを開発し、多配置TDDFTの定式を与えることができた。多配置DFTの開発において問題になるのが、電子相関のダブルカウンティングの問題である。本研究では特定の電子励起配置のみ取り込むことにより、初めてこの問題を回避した多配置DFTを開発することに成功した。本年度は、この多配置DFTを双極子モーメント計算に適用し、単配置DFTからの改善を確認した。しかし、この多配置DFTで電子基底状態のポテンシャル曲面を計算したところ、解離極限を著しく過大評価するという問題が見出された。この問題を解決するため、2電子占有軌道の全ての組み合わせを考慮した多配置DFT計算プログラムを開発し、ポテンシャル計算を行なったが、問題の解決には至らなかった。原因はSCFプロセスの欠如にあると考えられる。現在、SCFを取り込んだ多配置DFTのプログラムを開発中である。また、本年度は、これまでのDFTでは再現できなかった内殻電子励起の問題にも取り組んだ。その結果、「修正領域自己相互作用補正(mRSIC)法」と「擬スペクトルRSIC(PSRSIC)法」を開発し、内殻電子励起スペクトルの再現性を大きく改善することに成功した。さらに、固体の問題にも取り組み、長距離交換相互作用は固体系で効かず、これが固体電子のnearsightednessの原因であること、および長距離補正(LC)法ではバンドギャップを過大評価するという既存の固体バンド計算法の問題の原因を解明することができた。

在这项研究中，通过将多构型波函数纳入时间相关密度泛函理论（TDDFT），可以再现传统TDDFT无法再现的电子激发态势面的交叉点，并改善大规模的光化学反应。旨在实现动态模拟。因此，第二步，我们开发了多配置 DFT，并能够给出多配置 TDDFT 的公式。多构型DFT发展中的一个问题是电子相关性的重复计算问题。在这项研究中，我们成功地开发了一种多构型 DFT，通过仅结合特定的电子激发构型，首次避免了这个问题。今年，我们将这种多配置 DFT 应用于偶极矩计算，并证实了相对于单配置 DFT 的改进。然而，当使用这种多配置DFT计算电子基态的势面时，发现解离极限被显着高估。为了解决这个问题，我们开发了多配置DFT计算程序，考虑了二电子占据轨道的所有组合并进行了势计算，但问题无法解决。原因被认为是缺少 SCF 过程。我们目前正在开发一个包含 SCF 的多位置 DFT 程序。今年，我们还研究了核心电子激发问题，这是传统 DFT 无法重现的。因此，我们开发了“修正区域自相互作用校正（mRSIC）方法”和“伪光谱RSIC（PSRSIC）方法”，并成功地大大提高了核心电子激发光谱的再现性。此外，我们解决了固态问题，表明长程交换相互作用在固态系统中不起作用，这是固态电子近视的原因，并且现有的长程校正（LC）方法高估了带隙。我们能够阐明固态能带计算方法中问题的原因。

项目成果

Long-range corrected density functional theory and its progress

长程修正密度泛函理论及其进展

• 发表时间: 2008
• 作者: 常田貴夫;千葉真人;中野晴之;T. Tsuneda
• 通讯作者: T. Tsuneda

A Multiconfigurational Density Functional Theory

多构型密度泛函理论

• 发表时间: 2009
• 作者: R.Kishi;S.Bonness;K.Yoneda;M.Nakano;E.Botek;B.Champagne;T.Kubo;K.Kamada;K.Ohta;T.Tsuneda;常田貴夫;常田貴夫;常田貴夫
• 通讯作者: 常田貴夫

多配置密度汎関数理論のための補正法の開発

多构型密度泛函理论修正方法的发展

• 发表时间: 2009
• 作者: 常田貴夫;千葉真人;中野晴之
• 通讯作者: 中野晴之

Long-range corrected density functional theory study on static second hyperpolarizabilities of singlet diradical systems

• DOI: 10.1063/1.3332707
• 发表时间: 2010-03-07
• 期刊: JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
• 影响因子: 4.4
• 作者: Kishi, Ryohei;Bonness, Sean;Tsuneda, Takao
• 通讯作者: Tsuneda, Takao

Water cluster anions studied by the long-range corrected density functional theory

长程校正密度泛函理论研究水团簇阴离子

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Physical Chemistry A 112
• 作者: K. Yagi;Y. Okano;T. Sato;Y. Kawashima. T. Tsuneda. K. Hirao
• 通讯作者: Y. Kawashima. T. Tsuneda. K. Hirao