ジェミナルに基づく量子化学理論の確立とそのナノ磁性デバイス材料への応用

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22750016
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 小林 正人 早稲田大学, 高等研究所, 助教 (40514469)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 理論化学 / 量子化学 / ナノ材料 / 電子相関 / 二電子波動関数

研究概要

本研究では,現在広く用いられている一電子波動関数(オービタル)に基づく量子化学の枠組みを超え,二電子波動関数(ジェミナル)に基づく量子化学理論とプログラムの構築を行った.これにより,静的電子相関と呼ばれる効果が強くはたらく系の高精度量子化学計算を,ほぼパラメータなしで実行することを可能とした.さらに,大規模系計算理論のひとつである分割統治法を整備し,実在系の高精度量子化学計算が可能となった.

研究成果

• [雑誌論文] A novel approach to excited-state calculations of large molecules based on divide-and-conquer method: Application to photoactive yellow protein (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshikawa, M. Kobayashi, A. Fujii, H. Nakai
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: Vol. 117 ページ: 5565-5573
  • DOI: DOI:10.1021/jp401819d
  • 査読あり
• [雑誌論文] An effective energy gradient expression for divide-andconquer second-order Moller-Plesset perturbation theory (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi, H. Nakai
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 巻: Vol. 138 ページ: 044102 (11 pages)
  • DOI: DOI:10.1063/1.4776228
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Divide-andconquer-based quantum chemical study for interaction between HIV-1 reverse transcriptase and MK-4965 inhibitor (2013)
  • 著者名/発表者名: P. Saparpakorn, M. Kobayashi, S. Hannongbua, H. Nakai
  • 雑誌名: Int. J. Quantum Chem 巻: Vol. 113 ページ: 510-517
  • DOI: DOI:10.1002/qua.24164
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accelerating convergence in the antisymmetric product of strongly orthogonal geminals method (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Tarumi, M. Kobayashi, H. Nakai
  • 雑誌名: Int. J. Quantum Chem 巻: Vol. 113 ページ: 239-244
  • DOI: DOI:10.1002/qua.24045
  • 査読あり
• [雑誌論文] Divide-and-conquer-based symmetry adapted cluster method: Synergistic effect of subsystem fragmentation and configuration selection (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshikawa, M. Kobayashi, H. Naka
  • 雑誌名: Int. J. Quantum Chem 巻: Vol. 113 ページ: 218-223
  • DOI: DOI:10.1002/qua.24093
  • 査読あり
• [雑誌論文] Divide-and-conquer electronic-structure study on the mechanism of the West Nile Virus NS3 protease inhibitor (2013)
  • 著者名/発表者名: P. Saparpakorn, M. Kobayashi, H. Nakai
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn 巻: Vol. 86 ページ: 67-74
  • DOI: DOI:10.1246/bcsj.20120165
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generalized Moller-Plesset multiconfiguration perturbation theory applied to an open-shell antisymmetric product of strongly orthogonal geminals reference wave function (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Tarumi, M. Kobayashi, H. Nakai
  • 雑誌名: J. Chem. Theory Comput 巻: Vol. 8 ページ: 4330-4335
  • DOI: DOI:10.1021/ct300789a
  • 査読あり
• [雑誌論文] How does it become possible to treat delocalized and/or open-shell systems in fragmentation-based linear-scaling electronic structure calculations? The case of the divide-and-conquer method (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi, H. Nakai
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys 巻: Vol. 14 ページ: 7629-7639
  • DOI: DOI:10.1039/c2cp40153c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic hyperpolarizability calculations of large systems: The linear-scaling divide-andconquer approach (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi, T. Touma, H. Nakai
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 巻: Vol. 136 ページ: 084108 (10 pages)
  • DOI: DOI:10.1063/1.3687341
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linear-scaling electronic structure calculation program based on divide-and-conquer method (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Nakai, M. Kobayashi
  • 雑誌名: Proc. Comput. Sci 巻: Vol. 4, ページ: 1145-1150
  • DOI: DOI:10.1016/j.procs.2011.04.122
• [雑誌論文] Finite-field evaluation of static (hyper) polarizabilities based on the linear-scaling divide-and-conquer method (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Touma, M. Kobayashi, H. Nakai
  • 雑誌名: Theor. Chem. Acc. 巻: Vol. 130 ページ: 701-709
  • DOI: DOI:10.1007/s00214-011-0964-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linear-scaling divide-and-conquer secondorder Moller-Plesset perturbation calculation for open-shell systems: Implementation and application (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshikawa, M. Kobayashi, H. Nakai
  • 雑誌名: Theor. Chem. Acc 巻: Vol. 130 ページ: 411-417
  • DOI: DOI:10.1007/s00214-011-1008-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-level hierarchical parallelization of second-order Moller- Plesset perturbation calculations in divideand- conquer method (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Katouda, M. Kobayashi, H. Nakai, S. Nagase
  • 雑誌名: J. Comput. Chem 巻: Vol. 32 ページ: 2756-2764
  • DOI: DOI: 10.1002/jcc.21855
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconsidering an analytical gradient expression within a divide-and-conquer self-consistent field approach: Exact formula and its approximate treatment (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi, T. Kunisada, T. Akama, D. Sakura, H. Nakai
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 巻: Vol.134 ページ: 034105 (11 pages)
  • DOI: DOI:10.1063/1.3524337
  • 査読あり
• [雑誌論文] Divide-and-conquer self-consistent field calculation for open-shell systems: Implementation and application (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi, T. Yoshikawa, H. Nakai
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett 巻: Vol. 500 ページ: 172-177
  • DOI: DOI:10.1016/j.cplett.2010.10.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generalized Moller-Plesset partitioning in multiconfiguration perturbation theory (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi, A. Szabados, H. Nakai, P. R. Surjan
  • 雑誌名: J. Chem. Theory Comput 巻: Vol. 6 ページ: 2024-2033
  • DOI: DOI:10.1021/ct1001939
  • 査読あり
• [学会発表] Quantum chemical calculations of large delocalized molecules with the divide-and-conquer method (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi
  • 学会等名: 日本化学会第93 春季年会アジア国際シンポジウム(招待講演)
  • 発表場所: 草津
  • 年月日: 2013-03-24
• [学会発表] Divide-and-conquer quantum chemistry program in GAMESS: Implementation and application (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi
  • 学会等名: International Workshop on Massively Parallel Programming Now in Molecular Science (招待講演)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-01-28
• [学会発表] 大規模系の量子化学計算: 化学理論と計算機の発展が開いた世界とその近未来 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林正人
  • 学会等名: 第26 期CAMMフォーラム例会(招待講演)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-11-09
• [学会発表] Development of divide-and-conquer quantum chemical code for biomolecules and nano materials (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi, P. Saparpakorn, H. Nakai
  • 学会等名: JSST 2012 International Conference on Simulation Technology
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2012-09-27
• [学会発表] Theory and Applications of Computational Chemistry 2012 (TACC2012) (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi, M. Tarumi, H. Nakai
  • 学会等名: APSG and its perturbative correction: Application to open-shell systems
  • 発表場所: Pavia, Italy
  • 年月日: 2012-09-04
• [学会発表] 分割統治(DC)法に基づく大規模量子化学計算プログラムの開発と『京』での実装 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林正人
  • 学会等名: 第4回HPCI 戦略プログラム合同研究交流会(招待講演)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2012-07-10
• [学会発表] 分割統治(DC)量子化学計算プログラム: 開発と応用,そして展望 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林正人, 中井浩巳
  • 学会等名: 次世代ナノ・生命体統合シミュレーションソフトウェアの研究開発公開シンポジウム(招待講演)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2012-03-06
• [学会発表] 分割統治(DC)量子化学計算法: その高精度化と高速化,超並列化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林正人
  • 学会等名: 先駆的計算科学に関するフォーラム2012「京コンピュータ利用に向けた分子科学分野での取り組み」(招待講演)
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-02-28
• [学会発表] Recent advances in linear-scaling electron correlation calculation using the divide-and-conquer MP2 method (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi, H. Nakai
  • 学会等名: The 5th Asian Pacific Conference of Theoretical and Computational Chemistry (APCTCC-5)
  • 発表場所: Rotorua, New Zealand
  • 年月日: 2011-12-10
• [学会発表] DC-MP2 法を用いた線形スケーリング電子相関計算の展開 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林正人, 中井浩巳
  • 学会等名: 第5回分子科学討論会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] Divide-and-conquer evaluation of optical response properties (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi, T. Touma, H. Nakai
  • 学会等名: The Seventh Congress of the International Society for Theoretical Chemical Physics (ISTCP-VII)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-06
• [学会発表] Linear-scaling divide-and-conquer method for non-linear optical property calculations (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi, T. Touma, H. Nakai
  • 学会等名: Ninth Triennial Congress of the World Association of Theoretical and Computational Chemists (WATOC 2011)
  • 発表場所: Santiago de Compostela, Spain
  • 年月日: 2011-07-19
• [学会発表] 分割統治(DC)量子化学計算プログラムの進捗:非線形光学応答計算を中心に (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林正人, 當眞嗣貴, 中井浩巳
  • 学会等名: 日本コンピュータ化学会2011 春季年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-06-17
• [学会発表] 大規模系の非線形光学計算: 分割統治(DC)法によるアプローチ (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林正人, 當眞嗣貴, 中井浩巳
  • 学会等名: 第14回理論化学討論会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-05-13
• [学会発表] 分割統治(DC)法に対する解析的エネルギー勾配の最近の展開 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林正人,中井浩巳
  • 学会等名: 日本化学会第91 春季年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-03-27
• [学会発表] Linear-scaling electronic structure calculations based on divide-and-conquer method (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Kobayashi, T. Akama, T. Touma, T. Yoshikawa, H. Nakai
  • 学会等名: 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2010)
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2010-12-19
• [学会発表] 大規模系の動的及び静的電子相関計算: 現状と課題 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林正人,中井浩巳
  • 学会等名: シンポジウム「電子状態理論の新機軸」
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2010-08-10
• [学会発表] 分割統治(DC)法における諸問題とその解決に向けた取り組み (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林正人,中井浩巳
  • 学会等名: 第13回理論化学討論会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-05-24
• [備考]
  • URL: https://sites.google.com/site/chemistmasatokobayashi/