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本研究では、フラグメント分子軌道（FMO）法と密度汎関数強束縛（DFTB）法を組み合わせた、FMO-DFTB法と呼ばれる手法を用いての理論開発を行った。従来のエネルギー一次微分は解析的ではなかったため、新しく式を導出し直して完全に解析的なものを計算可能にした。また、溶媒効果を取り入れるため、FMO-DFTB法とpolarizable continuum modelを組み合わせた。これにより、たんぱく質などへの応用計算を可能にした。さらに、三体効果を取り入れることで、より精度の高い計算を可能にした。
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