2018 Fiscal Year Research-status Report
大規模複雑電子構造系の遷移状態・電子励起状態計算法の確立と生体反応への応用
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17K05738
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
小林 正人 北海道大学, 理学研究院, 講師 (40514469)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤間 知子 北海道大学, 理学研究院, 特任助教 (60580149)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 理論化学 / 量子化学 / 静的電子相関 / 大規模系計算 / エネルギー勾配法 / 複雑電子状態系 / 遷移状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、大規模計算法の分割統治(DC)法と複雑系電子状態計算法のHartree-Fock-Bogoliubov (HFB)法を土台として、大規模で複雑な電子構造を持つ系の遷移状態探索や電子励起状態を取り扱うための量子化学理論の確立を目的としている。
本年度は、昨年度着手したDC-MP2電子相関計算に対するバッファ領域の自動決定法の開発を行った。電子相関は、電子状態の高精度な記述に欠かせないものである。また、バッファ領域はDC法の精度を決める重要なパラメータであるが、これまでは精度が適切な範囲となるように経験的に決められていた。昨年度、電子相関を含まない一電子近似の範囲で、これを自動的に決定する方法を確立したが、一電子近似計算は反復的な計算であり、徐々にバッファ領域を調節することが可能であった。しかし、MP2計算は一回で終わる計算であるため、計算中の調整ができないという難点がある。本研究では、Laplace変換MP2法というDC法とは異なるMP2計算の効率的計算法の表式にヒントを得て、一電子近似計算で決めたバッファ領域の各原子からのエネルギー寄与を概算し、適切なバッファ領域を決めるスキームを開発した。これについては、現在論文を執筆中である。本手法のエネルギー勾配（遷移状態構造最適化などに必要）は、以前代表者が開発したDC-MP2エネルギー勾配を直接用いることが可能であり、これを利用して昨年度達成した反応経路自動探索法との接続も可能である。また、現在、エネルギー勾配計算に対して適切なバッファ領域を自動決定する方法も検討している。
一方、分担研究者の産休のため遅れていた電子励起状態を取り扱うための時間依存HFB (TD-HFB)法の検討を開始した。現在、理論の精査を進めており、プログラム開発にも着手する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究分担者の赤間が平成29年10月～3月の間産休となったため、担当項目となっている時間依存理論に関する研究の進展に遅れがあるが、そのほかは順調かあるいは予定よりも早く研究が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
複雑電子状態の基底状態計算に関する研究は順調に進んでおり、当初の研究計画に沿って進めていく。一方、時間依存理論に基づく励起状態の手法開発の進捗の遅れは未だ解消していない。次年度は、代表者の小林もこちらの研究にリソースを割いて取り組む予定である。
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| Causes of Carryover |
産休を取得した分担研究者が予定していた学会発表出張を取りやめたことなどにより、執行額が減少している。発表を次年度以降にずらして執行するほか、論文出版の費用として次年度利用することを計画している。
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