固体と相互作用する分子に対する量子化学計算手法の確立

分子与固体相互作用的量子化学计算方法的建立

基本信息

批准号：
22KJ1684
负责人：
今村洸輔
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1684/
关键词：
量子化学計算表面グリーン関数表面低次元物質電子共鳴状態

项目摘要

固体の部分構造を切り出したクラスターの量子化学計算を外向波境界条件で実行することで固体電子状態の連続性を記述するopen-boundary cluster model (OCM)に注目し、研究課題の遂行に取り組んでいる。2022年度は、このOCM計算で必要な複素吸収ポテンシャル(complex absorbing potential: CAP)を第一原理的に構成するための新手法を開発した。従来法では、CAPの関数形を既定し、そこに含まれるパラメータを複素変分法に基づき最適化していた。この手法の問題点として、固体のバンド単位でCAPを最適化することができない点や、パラメータの微小変分ごとの計算が必要になる点が挙げられる。また、複素変分法は物理的な意味付けに乏しいという問題点も存在する。そこで、表面グリーン関数理論で登場する自己エネルギーに対する近似表現としてCAPを得るための新規手法を開発した。この手法ではCAPを決定する過程でのパラメータ最適化が不要である。また、表面グリーン関数理論に対する近似から導かれるという物理的な意味づけも存在しており、従来法が抱えていた問題点を克服する手法であるといえる。開発した手法の妥当性を検討するために、1次元鎖のHuckelモデルに対して本手法を適用した。このモデルでは、固体の電子状態を特徴づける状態密度の解析表現が得られている。新規手法によって得られたCAPをハミルトニアンに加えて計算した複素固有値から状態密度を計算した結果、解析解と非常によく一致する結果が得られた。続いて、1次元固体に対する表面吸着状態を記述するNewnsモデルに対して本手法を適用した。その結果、吸着状態の射影状態密度についても厳密解をよく再現できることが明らかになった。

我们重点关注开放边界团簇模型（OCM），该模型通过在向外波边界条件下对从固体子结构中提取的团簇进行量子化学计算来描述固态电子态的连续性，并正在开展研究任务。有。 2022 财年，我们开发了一种新方法，可以在第一原理的基础上构建 OCM 计算所需的复数吸收势 (CAP)。传统方法中，基于复变分法定义CAP的函数形式并优化其中包含的参数。该方法的问题包括无法在固体中逐带优化 CAP，以及需要计算参数的每个微小变化。复变分法的另一个问题是它缺乏物理意义。因此，我们开发了一种新方法来获得 CAP 作为表面格林函数理论中出现的自能近似表达式。该方法在确定CAP的过程中不需要进行参数优化。而且，还有从表面格林函数理论的近似推导出来的物理意义，可以说该方法克服了常规方法的问题。为了检验所开发方法的有效性，我们将其应用于一维链 Huckel 模型。该模型提供了表征固体电子态的态密度的分析表示。将新方法得到的CAP与哈密顿量相加计算得到的复特征值计算出态密度，结果与解析解表现出非常好的一致性。接下来，我们将该方法应用于描述一维固体表面吸附状态的Newns模型。结果表明，可以很好地再现吸附态的投影态密度的精确解。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

化学シフトに対する顕著な溶媒依存性を再現可能なGIAO-RISM-SCF-cSED法の開発と適用

GIAO-RISM-SCF-cSED 方法的开发和应用，可以再现显着的溶剂对化学位移的依赖性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Imamura Kosuke;Yokogawa Daisuke;Higashi Masahiro;Sato Hirofumi;今村洸輔，安池智一，佐藤啓文;今村洸輔，横川大輔，東雅大，佐藤啓文;今村洸輔，横川大輔，東雅大，佐藤啓文
通讯作者：
今村洸輔，横川大輔，東雅大，佐藤啓文

固体モデル系に対する解析表現可能な複素吸収ポテンシャルの開発

固体模型系统的可分析表达的复杂吸收势的开发

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Imamura Kosuke;Yokogawa Daisuke;Higashi Masahiro;Sato Hirofumi;今村洸輔，安池智一，佐藤啓文;今村洸輔，横川大輔，東雅大，佐藤啓文;今村洸輔，横川大輔，東雅大，佐藤啓文;今村洸輔，東雅大，佐藤啓文;今村洸輔，東雅大，佐藤啓文;今村洸輔，安池智一，佐藤啓文
通讯作者：
今村洸輔，安池智一，佐藤啓文

Chemical Shift of Solvated Hydride Ion: Comparative Study with Solvated Fluoride Ion

溶剂化氢阴离子的化学位移：与溶剂化氟离子的比较研究

DOI：
10.1021/acs.jpcb.2c00326
发表时间：
2022
期刊：
The Journal of Physical Chemistry B
影响因子：
0
作者：
Imamura Kosuke;Higashi Masahiro;Kobayashi Yoji;Kageyama Hiroshi;Sato Hirofumi
通讯作者：
Sato Hirofumi

複素吸収ポテンシャルの自己エネルギーに基づく構築

基于自能的复吸收势的构建