論文の概要: Too big, too small or just right? A benchmark assessment of density
functional theory for predicting the spatial extent of the electron density
of small chemical systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.12561v2
- Date: Wed, 20 Jan 2021 20:55:18 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-23 01:06:57.622070
- Title: Too big, too small or just right? A benchmark assessment of density
functional theory for predicting the spatial extent of the electron density
of small chemical systems
- Title（参考訳）: 大きすぎる、小さすぎる、またはちょうど正しい?
小型化学系の電子密度の空間的範囲予測のための密度汎関数理論のベンチマーク評価
- Authors: Diptarka Hait and Yu Hsuan Liang and Martin Head-Gordon
- Abstract要約: 100個の小分子に対して$mathcalK$のプリニカル成分のベンチマークデータセットを開発した。
このデータセットに対して、47の人気度と最近の密度関数の性能を評価した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Multipole moments are the first order responses of the energy to spatial
derivatives of the electric field strength. The quality of density functional
theory (DFT) prediction of molecular multipole moments thus characterizes
errors in modeling the electron density itself, as well as the performance in
describing molecules interacting with external electric fields. However, only
the lowest non-zero moment is translationally invariant, making the higher
order moments origin-dependent. Therefore, instead of using the $3 \times 3$
quadrupole moment matrix, we utilize the translationally invariant $3 \times 3$
matrix of second cumulants (or spatial variances) of the electron density as
the quantity of interest (denoted by $\mathcal{K}$). The principal components
of ${\mathcal{K}}$ are the square of the spatial extent of the electron density
along each axis. A benchmark dataset of the prinicpal components of
${\mathcal{K}}$ for 100 small molecules at the coupled cluster singles and
doubles with perturbative triples (CCSD(T)) at the complete basis set (CBS)
limit is developed, resulting in 213 independent ${\mathcal{K}}$ components.
The performance of 47 popular and recent density functionals is assessed
against this Var213 dataset. Several functionals, especially double hybrids,
and also SCAN and SCAN0 yield reliable second cumulants, although some modern,
empirically parameterized functionals yield more disappointing performance. The
H and Be atoms in particular are challenging for nearly all methods, indicating
that future functional development could benefit from inclusion of their
density information in training or testing protocols.
- Abstract（参考訳）: 多極モーメント(multipole moments)は、電場強度の空間微分に対するエネルギーの第一次応答である。
したがって、分子多極子モーメントの密度汎関数理論(DFT)予測の品質は、電子密度自体をモデル化する際の誤差と、外部の電場と相互作用する分子を記述する際の性能を特徴付ける。
しかしながら、最も低い非ゼロモーメントのみが翻訳不変であり、高次モーメントは原点に依存している。
したがって、三つの四重極モーメント行列を用いる代わりに、電子密度の第2の積(または空間的分散)の変換不変な3つの四重極モーメント行列を興味の量として利用する($\mathcal{k}$)。
${\mathcal{K}}$ の主成分は、各軸に沿った電子密度の空間範囲の平方である。
結合クラスタ単体における100個の小分子に対する${\mathcal{K}}$の主成分のベンチマークデータセットと、完全な基底集合(CBS)極限における摂動三重項(CCSD(T))の倍の213ドルの独立な${\mathcal{K}}$成分のベンチマークデータセットを開発する。
このVar213データセットに対して、47の人気と最近の密度関数のパフォーマンスを評価する。
いくつかの機能、特に二重ハイブリッド、SCANとSCAN0は信頼性の高い第二累積を産出するが、近代的、経験的にパラメータ化された機能により、より失望する性能を得る。
特にH原子とBe原子は、ほとんど全ての方法において困難であり、将来の機能開発は、トレーニングや試験プロトコルに密度情報を含めることの恩恵を受ける可能性があることを示唆している。
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