2023 Fiscal Year Research-status Report
Conical Intersection Search Using a Multireference Perturbation Theory
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20K15230
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
西本 佳央 京都大学, 理学研究科, 助教 (20756811)
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2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 解析的エネルギー微分 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、研究期間全体で多参照摂動理論のエネルギー勾配の実現や、円錐交差の探索を可能にすることを目的としていた。これまでに完全活性空間を用いた二次の摂動理論（CASPT2）の解析的エネルギー微分の式を導出をして、OpenMolcasと呼ばれる量子化学計算パッケージに実装をした。これによりCASPT2法を用いた構造最適化と、円錐交差の探索が可能となった。
CASPT2法はある程度信頼できる方法ではあるが、それでも一般的に励起エネルギーを過小評価することが知られている。そこで、この過小評価を解決しつつ構造最適化が行えるように、イオン化ポテンシャル-電子親和力（IPEA）シフトを用いた場合のCASPT2法（CASPT2-IPEA）の解析的エネルギー微分の式の導出と実装を行った。IPEAシフトによりCASPT2法に備わっている活性空間の軌道回転に対してエネルギーが不変であるという性質が壊れてしまうことが分かった。このため、CASPT2-IPEAが記述するポテンシャルエネルギー面に不連続点が見られることが予想されたが、実際にポテンシャルエネルギー面を描くと大きな問題がないことが分かり、安定構造や円錐交差の探索に用いることができると分かった。そして、結果としては励起エネルギーが0.1から0.4 eV程度大きくなり、実験値やより高精度な計算との一致が改善した。一方で、IPEAシフトを用いても構造に関するパラメータは大きく変化しないことも分かった。
昨年度までに本研究で開発したプログラムは既にOpenMolcasの一部として公開されているが、今年度に開発した手法を追加し、計算効率を改善してアップデートした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の研究計画では、円錐交差の探索を可能にして応用計算を行う計画をしていた。これまでにどちらもある程度達成されており、本研究課題はおおむね順調に進展していると言って良い。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題での当初の研究計画は一応遂行されたが、プログラムの計算効率を向上させることと、より現実の系に役立つ手法を開発したい。
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| Causes of Carryover |
手持ちの計算機のみでも思ったよりも計算できたことと、コロナ禍で学会参加などができなかったことが理由として挙げられる。最終年度以降はより計算リソースが必要な計算を行い、また状況次第であるが学会参加などをしていきたい。
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