Theoretical study on the 4f electronic states in the panoscopically assembled materials

2008 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20900137
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: TATEWAKI Hiroshi 名古屋市立大学, 大学院システム自然科学研究科, 教授 (20002115)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): MIYOSHI Eisaku 九州大学, 大学院総合理工学研究院, 教授 (70148914)
• Project Period (FY): 2008
• Keywords: 4成分相対論 / 変分崩壊 / 基底関数 / 重原子2電子系 / 電子相関 / 4f電子系 / スペクトル / 遷移確率 / 2原子フッ化ランタナイド / Hartree-Fock法 / CI法 / CASCI法 / 摂動法 / 2成分相対論的モデル内殻ポテンシャル / エネルギー勾配計算 / 3フッ化ランタナイド / トライポード

Outline of Final Research Achievements

本研究では4成分相対論を使用して4f電子を含む原子や分子の電子状態を明らかにすること、大きな系を解くには計算の簡略化が必要となるが、信頼に足る4f電子系model core potential (MCP)法の開発である。4成分相対論では変分崩壊、そして大成分偏重に基づくエラーが問題となる。当研究で変分崩壊の無い基底関数が全原子に対して開発され、さらに十分の精度を持つが実用に足る大きさの基底関数も開発された。またHeと等電子系の重イオンの電子相関エネルギーが計算され、非相対論のそれとは異なること、負のエネルギーをもつ状態からの寄与が無視できないことが示された。全一フッ化ランタノイドLaF～LuFの基底状態がDirac-Fock-Roothaan法で求められ、基底状態のf電子配置が明らかにされた。CASCI法、MCQDPT2法等を使用しLaF、CeF、GdF等の分光定数、励起状態の帰属もなされた。4成分相対論における電子遷移能率を世界に先駆け開発し、GdFの励起状態の正確な帰属に成功した。4f電子系に対しての相対論MCP法をGamess等のよく使われているプログラムに組み込み、3フッ化ランタニド分子の系統的研究を行ったが、核間距離の定量的計算には動的電子相関を取り入れることが重要であることが示された。さらに実験(築部)グループにより創製された機能分子トライポードとランタニドイオンの相互作用に関する理論研究では、開発された相対論MCP法を使用し、実測データを説明する結果を得た。

Free Research Field

物質・材料科学系