相対論の効果を考慮した電子相関用基底関数の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14540459
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 野呂 武司 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (50125340)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古賀 俊勝 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (90113688) ; 三好 永作 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 教授 (70148914) ; 関谷 雅弘 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助手 (60241296)
• Keywords: 基底関数 / 相対論 / モデルポテンシャル / 電子相関 / 自然軌道 / 典型元素

Research Abstract

Xe以降のCs-Raまでの典型元素に対する相対論を考慮した基底関数の開発を行った。
原子の自然軌道を相関用関数の理想とし、この自然軌道をなるべく良く再現するように基底関数を決定した。基底関数としては、精度とコンパクトさの両立をもとめることから、2あるいは3項の縮約型と原始ガウス型関数(GTF)を含む基底関数を開発した。理想的な自然軌道を求める際、相対論の効果を考慮するために中嶋-平尾のDouglas-Krollの3次のハミルトニアンの1電子部分を配置間相互作用プログラムATOMCIに実装した。計画段階ではSr-Xeまでの基底関数の開発から行う予定であったが、非相対論用に開発したこれらの基底関数を相対論計算に用いたところ十分高い性能を示したので、Xe以降のCs-Raまでの典型元素に対する開発から始めた。基底関数としては、アルカリおよびアルカリ土類金属に対しては1p,2p1d,3p2d1fをそれ以外の元素に対しては1d,2d1f,3d2f1gを作成した。モデルポテンシャルに対しても利用できるように、内殻電子との直交成分も基底関数に含むようにしたため、従来の非相対論用の基底関数に比べわずかに項数が増大した。
これら典型元素に対する基底関数の開発およびテスト計算はほぼ終了した。全電子計算において自然軌道によって得られる電子相関エネルギーの98%以上の相関エネルギーを与え、また各種モデルポテンシャルに対しても高い適合性を示すなど、電子相関用基底関数として非常に高性能であることが確認できた。BiH分子でのテスト計算でも、過去に行われた理論計算よりも良く実験値を再現する結果を得た。現在、投稿準備中である。
また、モデルポテンシャル用に開発した相対論を考慮した基底関数の論文、非相対論用のアルカリ金属および第二遷移金属の基底関数の論文が公表された。

Research Products

• [Publications] You Osanai: "Relativistic correlating basis functions for the Ga-Kr, In-Xe, and Tl-Rn atoms"J.Chem.Phys.. 117. 9623-9629 (2002)
• [Publications] You Osanai: "Valence and correlating basis sets for the second transition metal atoms from Y to Cd"Mol.Phys.. 101. 65-71 (2003)
• [Publications] Takeshi Noro: "Correlating basis sets for the H atoms and the alkali-metal atoms from Li to Rb"Theor.Chem.Acc.. (印刷中).