励起状態の計算手法
サポートする計算タイプ
● 垂直励起吸収スペクトル (Vertical absorbtion spectrum)
吸光分光法 (absorption spectroscopy) に適した基底状態の分子構造における励起状態の計算
● 励起状態の構造最適化
CIS, TDDFT および EOM-CCSD 法における解析的勾配計算が可能
● 励起状態の振動解析
UCIS, RCIS および TDDFTに適用可能
● スピン反転 DFT
共線的および非共線的スピン反転 DFT法
CIS 法
● Hartree-Fock 波動関数から求める励起状態
- 一電子励起状態を定性的に正しく説明
- 基底状態の Hartree-Fock 計算結果と同精度の構造と振動数
● 閉殻系および開殻系のエネルギー、解析的勾配、２次微分計算に適した効果的で直接的なアルゴリズム
● CIS (XCIS) 法
二重項および四重項状態について閉殻系 CIS 法と同精度
● CIS(D) および SOS-CIS(D) における摂動的な２次補正
CIS の誤差を２倍以上縮小 (MP2 と同程度)
● 励起状態の計算をより高速に補正するための RI-CIS(D) と RI-CIS(D0) 法
時間依存 DFT (TDDFT)
- 基底状態の Kohn-Sham 波動関数から求める励起状態エネルギー
- 低位原子価の励起状態について、TDDFT は CIS に比べて同一の計算コストで顕著な改善がみられます。
- 励起状態における相関効果の間接的取り込み
- ラジカルの低位原子価の励起状態について、CIS に比べて顕著な改善がみられます。
- スピン反転密度汎関数理論 (SFDFT)
- TDDFT を低位原子価を超える状態に拡張
- 結合解離 (bond-breaking) プロセスやラジカルおよびジラジカル系にも利用可能
- TDDFT による励起状態の核座標エネルギー勾配 (Nuclear gradients)
- 電荷移動反応の研究のための帯電状態のダイレクトカップリング
- Tamm-Dancoff 近似を用いた、TDDFT 法における励起状態の解析的ヘシアン
- 交換相関ポテンシャルの漸近的補正の実装による TDDFT 予測の改良 (LB94 交換相関ポテンシャルを取り込んだ TDDFT/TDA)
- MOM (最大重複法：maximum overlap method) による励起状態の自己無撞着計算
- TDDFT 法による励起状態における電荷移動の重なり解析 (Nick Besley, Section 6.3.2)
- 電荷移動、もしくは、エネルギー移動のための、Boys と Edmiston-Ruedenberg の局在化スキームによる非断熱状態の局在化
- 幅広い汎関数セットに対する SF-TDDFT 法への非共線的定式化の実装により、精度向上を実現
波動関数に基づく相関励起状態の計算法
● EOM-CCSD (Equation of Motion Coupled-Cluster Singles and Doubles)
基底状態 CC 波動関数から求める線形応答による垂直励起エネルギーの計算法
● スピン反転励起状態法 (Spin-Flip Excited State Methods)
- ジラジカルおよびトリラジカル系の取扱いの改良
- 単一行列式の波動関数における結合解離問題への対処
- OD および CCSD レベルの理論に対応
● 励起状態の特性計算
遷移双極子と構造
● EOM-CCSD によるポテンシャルエネルギー曲面交差の最小化
● 多参照基底状態および多電子励起状態のための、制限活性空間スピン反転法
アタッチメント-デタッチメント解析による励起状態の分析
● 電子遷移の可視化のためのユニークなツール
- 基底および励起状態間で異なる密度行列に利用し、電子遷移の１電子描像を作成
- 原子価、リュードベリ、混合、荷電移動など電荷移動の特徴を分類するのに便利
