大規模系の非線形光学材料設計のための時間依存Hartree-Fockアプローチ

用于大型系统非线性光学材料设计的瞬态 Hartree-Fock 方法

基本信息

批准号：
07F07051
负责人：
青木百合子
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07F07051/
关键词：
Elongation法電子状態超分極率高分子結晶系

项目摘要

巨大系のための分子軌道論に基づく量子化学的手法により、種々の合成高分子系の(超)分極率を計算するための効率的かつ信頼性の高い計算手法を並列演算環境下にて開発を行った。大きなユニットを有する高分子で、かつ光学特性に基づいた機能性材料としての実用化に期待されているポリイミド系高分子を取り上げた。種々の構成ユニットに対してFinite-Field Elongation(ELG-FF)法を用いて効率よく系の電子状態を求めた上で、高精度で非線形光学(NLO)特性を抽出したところ、分極率αと屈折率の関係において一定の知見を得ることができた。また、二次元シリコン表面クラスターに対してもElongation法の有効性を示し、α非局在化系に対しても二次元的に層を広げていくことにより高精度かつ高効率で計算可能であることを示した。合わせて、他の巨大系のためのO(N)法との比較のためにポリエチレン系高分子に対してFMO法を用いて種々の条件下で計算したところ、計算時間と計算精度ともにElongation法の方が優れていることを実証した。一方、領域軌道に基づいたElongation法による時間依存Hartree-Fock(Elongation-TDHF)法を組み込むための定式化の開発に着手し、(超)分極率計算に周波数依存の項を導入するために、時間依存の項を組み込むElongation-TDHF法の定式化を完成させる予定であったが、これは完成には至らなかった。別のアプローチとしてFinite-Field Elongation法によりカリックス系分子性一次元鎖におけるLi原子から分子性一次元鎖への電荷移動とNLO特性の関係を調べExcess electronが顕著は1次非線形効果を誘発することを明らかにした。

在大型系统中，使用基于分子轨道理论的量子化学方法，在平行计算环境中开发了一种有效且可靠的计算方法，用于计算各种合成聚合物系统的极化（超级）极化。我们采用了一种聚合物聚合物，该聚合物预计将根据其光学特性作为功能材料，该功能材料是具有较大单元的聚合物。在使用有限场景伸长（ELG-FF）方法为各种组成单元有效地确定系统的电子状态后，以高精度提取了非线性光学（NLO）特性，并获得了某些知识，并且与极化性α和折光索引有关。此外，伸长方法还显示了延伸方法对二维硅表面簇的有效性，也显示了α-偏置系统的有效性，这可以通过二维扩散图层，从而高精度和效率计算。另外，当使用FMO方法与其他大型系统的O（n）方法进行比较，在各种条件下计算聚乙烯聚合物时，可以证明延伸方法在计算时间和计算精度上均优异。另一方面，我们开始开发一种使用基于区域轨道的伸长方法合并时间依赖时间的Hartree-fock（伸长-TDHF）方法，并计划完成伸长率-TDHF方法的制定，该方法将时间依赖性的术语结合起来，以便在（超级）极化计算中介绍频率依赖的术语，但该术语不完整。另一种方法是研究基于钙的分子一维链和NLO特性中从LI原子到分子一维链的电荷转移之间的关系，并且过量的电子揭示出显着诱导一阶非线性效应。