FNO (Frozen Natural Orbital) 法によるアプローチ

Frozen Natural Orbital (FNO) Approach

• 開発者: Anna Krylov, Arie Landau と Dima Zuev

  Arie Landau

  Dima Zuev

FNO (Frozen Natural Orbital) アプローチを使えば仮想軌道空間を大幅に打ち切ることができるので (約半分) 、CC および IP-CC 計算で計算的負荷を削減することができます。イオン化エネルギーにおいては、仮想空間が 30-70% 削減されエネルギー誤差は 1 kcal/mol を下回ります。中規模の系においては、3-4 倍のスピードアップを観測しています。ディスクとメモリ使用の削減により大規模な系にアクセスできるようになります。密度ベースのロバストな切り捨て基準や外挿スキームはもちろん、IP-CC で FNO による打ち切りができるのは Q-Chem だけです。

上図は、EOM-IP-CC(2,3)/cc-pVZ+dff 計算で保持する仮想自然軌道の比率に対する CPU 時間 (●) と、水分子二量体の最小イオン化エネルギーIE (■) の値を示します。仮想空間の占める割合が増えるに従って、CPU 時間は増加し、IE は FVS（Full Valence Shell）値に近づきます。仮想軌道を 60% 使用する計算では、FVS CPU に要する時間の約 27% で済みますが、IE の誤差 (FVS 値との相対) は 0.5 kcal/mol より小さくなります。

論文：

• A. Landau, K. Khistyaev, S. Dolgikh, A. Krylov, “Frozen natural orbitals for ionized states within equation-of-motion coupled-cluster formalism”, J. Chem. Phys 132, 014109 (2010).

Q-Chem 4.0 マニュアル：

• Q-Chem 4.0 User's Manual (開発元：英語)
  この機能の使用法に関する詳しい情報は Q-Chem Manual をご覧ください。
  • For CC: Section 5.9;
  • For EOM-IP-CC: Section 6.62 and 6.65

計算例

• CC_FNO.out