並列化ab initio分子軌道プログラムパッケージの開発

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07554083
• 応募区分: 試験
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 平尾 公彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70093169)
• 研究分担者: 中野 晴之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (90251363) ; 小原 繁 北海道教育大学, 教育学部, 助教授 (80160935) ; 山下 晃一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40175659)
• キーワード: 分子軌道法 / ab initio法 / 並列化アルゴリズム / MRMP法 / 密度汎関数法 / 分子積分

研究概要

本研究は量子化学の最新の手法を取り込んだ並列化ab initio分子軌道プログラムパッケージの作成を目的としている。プログラム設計の基本的考え方は、ベクトル化に対しても容易に対応できるように配慮し、近い将来利用できるようになるであろうベクトル化並列コンピュータ上での実行に有用なプログラムとすることである。
昨年度は、わたしたちが提唱した分子理論、Multireference Moller-Plesset(MRMP)法のプログラム、密度汎関数のプログラムを完成し、MRMP法のプログラムの一部、原子軌道から分子軌道への積分変換プログラムの並列化を行った。平成8年度は、これらのプログラムを基礎にして、主に並列化の部分に焦点をしぼり開発を行った。MRMP法のプログラムは、昨年度作成の数個のワークステーションのための並列プログラムを、大量のノードを有する超並列計算機に対応できるような形式にするため、新たなアルゴリズムを開発し、プログラムの作成段階に入った。同時に分子構造を探査する上で非常に重要なエネルギー勾配法のアルゴリズム、プログラムの開発・作成にも着手している。密度汎関数プログラムについても、並列化に向けて、新しい相関汎関数の提案を行った。
さらに、分子軌道計算における最初のステップであり、かつ一つの律速段階で全体の中で多くの計算時間を要する原子軌道基底の分子積分の計算部分について、小原による最新のアルゴリズムを用いてプログラムを作成し、既存のプログラムパッケージであるGAMESSに組み込んだ。
またこれらの開発プログラムを利用して、分子の電子励起状態、ダイナミクスの解明に応用し、アルゴリズム、及び、プログラムの実用性の実証を行っている。

研究成果

• [文献書誌] H.Nakano: "Theoretical Study of the Excitation Spectra of Five-membered Ring Compounds:Cyclopentadiene,Pyrrole and Furan" Journal of Chemical Physics. 104. 2312-2320 (1996)
• [文献書誌] M.Ichihashi: "Infrared Spectroscopy of NH_4^+(NH_3)_<n-1>(n=4-9):shell Structures and Collective 21_2 Vibrations" Journal of Phgsical Chemistry. 100. 10050-10054 (1996)
• [文献書誌] H.Hashimoto: "Theoretical Study of the Singlet and Triplet π→π^* Excited States of Polyacenes:Benzene and Naphthalene" Journal of Chemical Physics. 104. 6244-6258 (1996)
• [文献書誌] T.Taketsugu: "Approaches to Bifurcating Reaction Paths" Journal of Chemical Physics. 105. 1933-1939 (1996)
• [文献書誌] K.Hirao: "A Complete Active Space Valence Bond(CASVB)method" Journal of Chemical Physics. 105. 9227-9239 (1996)
• [文献書誌] H.Nakano: "Transition Barrier Herght for H_2CO→H_2+CO Reaction by the Multireference Mφller-pl_2sset Perturbation Theory" Journal of Chemical Physics. (印刷中).
• [文献書誌] Y.Kawashima: "Theovetical Study of π→π^* Excited States of Linear polyene Radical Cations and Dications" Chemical Physics Letters. (印刷中).
• [文献書誌] T.Tsuneda: "A New Spin-Polarized Colle-Salvetti-Type Correlation Functional" Chemical Physics Letters. (印刷中).
• [文献書誌] J.Takahashi: "Ab Initio Studies on the Intersteller Molecules C_3H_2 and C_3H and the mechanism for the Newtral-Newtral Reaction C(^3P)+C_2H_2" Journal of Chemical Physics. 104. 6613-6627 (1996)
• [文献書誌] S.C.Farantos: "Normal Mode and Isomerization Bending State in HCP.Periodic Orbit Assignment and Spectroscopic Signature" Journal of Chemical Physics. 104. 10055-10058 (1996)
• [文献書誌] K.Hirao: "Fanctionality of Molecular Systems" Elsevier Pablishing, (1997)