| 研究課題/領域番号 |
23750007
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
佐藤 健 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30507091)
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| 研究期間 (年度) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| キーワード | 分子間相互作用 / 密度汎関数理論 / テラヘルツスペクトル |
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| 研究概要 |
局所密度近似や一般化勾配近似に基づく密度汎関数理論（DFT）は分散力を記述できない。よく行われる経験的な分散力補正は新しい系への適用が難しい。そこで本研究では、電子密度応答関数に対する局所近似（Local Response）に基づいて分散力（Dispersion）を非経験的に算出するLRD法を考案し、弱い相互作用を高精度かつ効率的に記述できる新しい手法の開発を目指した。LRD法は分子中の原子間分散力係数を基底状態電子密度の汎関数として与える。さらに、多中心相互作用への拡張や自己無撞着的解法の実装を行い、複雑な分子集合体の高精度量子化学計算を可能にした。今後この方法を第一原理分子動力学計算に拡張し、生体分子のTHzスペクトルのシミュレーション等に応用していきたい。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
DFT-LRD法の自己無撞着的解法の実装を行い、複雑な分子集合体の高精度量子化学計算を可能にした。これは研究計画において当該年度に実施予定の項目であり、本開発の核をなすものである。同じく研究計画において当該年度実施予定とした分子動力学プログラムの整備は未完了であった。
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| 今後の研究の推進方策 |
(1) 分子動力学プログラムの実装量子化学計算プログラムとのインターフェースを備えたボルン・オッペンハイマーMDを実装する。MD計算から吸収スペクトルを抽出するために [Noid et al, JCP (1977)]、系の双極子モーメントの自己相関関数を計算する。これをフーリエ変換することにより吸光断面積を求める。(2) DFT-LRD の高速化DFT-LRD 計算のボトルネックは、自己無撞着場 (SCF) の手続きにおけるクーロン、厳密交換、および交換相関汎関数からの寄与を含むFock行列の繰り返し計算である。この中で、厳密交換項の効率化が最も難しいが、弱い分子間力や結合変換を精度良く記述するために不可欠である。本研究ではデュアルレベル (DL) 法 [Nakajima and Hirao, JCP (2006)] を用いて計算の高速化を図る。(3) DFT-SAPT法の開発対称適合摂動論(SAPT)は、単量体の波動関数を基底として二量体の分子間相互作用を摂動展開する高精度な分子間力計算手法である。本研究では LC-DFT [Iikura, JCP (2001); Sato et al, JCP (2005)] に基づくDFT-SAPTを開発し、精密な分子間相互作用解析を可能にする。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
国内会議および国際会議のための旅費：600,000円、メインのコード開発のためのLinux搭載デスクトップコンピュータ：300,000円、その他：100,000円の支出を予定している。
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