2021 Fiscal Year Research-status Report
Conical Intersection Search Using a Multireference Perturbation Theory
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20K15230
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
西本 佳央 京都大学, 理学研究科, 助教 (20756811)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 解析的エネルギー微分 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、研究期間全体で多参照摂動理論のエネルギー勾配の実現や、円錐交差の探索を可能にすることを目的としていた。これらの理論開発を初年度と次年度に行い、最終年度に開発した手法を用いて応用計算を行う計画としていた。
昨年度は、完全活性空間を用いた二次の摂動理論（CASPT2）と、その制限活性空間を用いた手法（RASPT2）の解析的エネルギー微分の式を導出し、その式をOpenMolcasと呼ばれる量子化学計算パッケージに実装した。今年度は、それらの実装を多状態（MS-CASPT2）の勾配を計算ができるようにプログラムを拡張した。また、状態間のカップリングも計算できるようにして、当初の研究目的であった多参照摂動理論を用いた円錐交差の探索が可能とした。MS-CASPT2にはいくつかの変種（XMS-CASPT2, XDW-CASPT2, RMS-CASPT2)があり、それらの手法を用いての計算も、同様に可能とした。また、RASPT2を用いた円錐交差の探索や、二電子積分の密度フィッティング近似とコレスキー分解近似も利用できるようにした。
これらの変種により予測される値は大きく変わらないものの、先行研究から示唆されるように、MS-CASPT2は円錐交差の探索に技術的な難点が見られた。ただ、その他の変種に関しては各種分子に応用可能であることが分かった。応用計算の一例として、活性空間がやや大きめの分子の安定構造や円錐交差の計算を行った。摂動理論を用いない結果と比較すると、10 kcal/mol以上の差があることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の研究計画では、今年度までに円錐交差の探索を可能にして、最終年度に応用計算を行うこととしていた。今年度までの研究で、一応いずれも達成できているので、本研究課題はおおむね順調に進展していると言って良い。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題での当初の研究計画は一応遂行されたが、来年度はプログラムの効率を上げて、分子動力学シミュレーションを可能にするなど、より有用なプログラムの開発や応用計算を行いたい。
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| Causes of Carryover |
手持ちの計算機のみでも思ったよりも計算できたことと、コロナ禍で学会参加などができなかったことが理由として挙げられる。最終年度以降はより計算リソースが必要な計算を行い、また状況次第であるが学会参加などをしていきたい。
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