論文の概要: Alchemical geometry relaxation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.07129v1
• Date: Tue, 18 Jan 2022 17:12:44 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-28 20:39:39.354732
• Title: Alchemical geometry relaxation
• Title（参考訳）: アルケミカル幾何緩和
• Authors: Giorgio Domenichini and O. Anatole von Lilienfeld
• Abstract要約: 我々は、核電荷と核位置の両方に関して混合二階エネルギー微分を計算するための解析公式を与える。 アルケミカルに予測されたエネルギー、力、ヘッセンポテンシャルをモースポテンシャルに補間すると、標準的なニュートン・ラフソンステップを実行する時よりも正確な測地と平衡エネルギーが得られる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We propose to relax geometries throughout chemical compound space (CCS) using alchemical perturbation density functional theory (APDFT). APDFT refers to perturbation theory involving changes in nuclear charges within approximate solutions to Schr\"odinger's equation. We give an analytical formula to calculate the mixed second order energy derivatives with respect to both, nuclear charges and nuclear positions (named "alchemical force"), within the restricted Hartree-Fock case. We have implemented and studied the formula for its use in geometry relaxation of various reference and target molecules. We have also analysed the convergence of the alchemical force perturbation series, as well as basis set effects. Interpolating alchemically predicted energies, forces, and Hessian to a Morse potential yields more accurate geometries and equilibrium energies than when performing a standard Newton Raphson step. Our numerical predictions for small molecules including BF, CO, N2, CH$_4$, NH$_3$, H$_2$O, and HF yield mean absolute errors of of equilibrium energies and bond lengths smaller than 10 mHa and 0.01 Bohr for 4$^\text{th}$ order APDFT predictions, respectively. Our alchemical geometry relaxation still preserves the combinatorial efficiency of APDFT: Based on a single coupled perturbed Hartree Fock derivative for benzene we provide numerical predictions of equilibrium energies and relaxed structures of all the 17 iso-electronic charge-netural BN-doped mutants with averaged absolute deviations of $\sim$27 mHa and $\sim$0.12 Bohr, respectively.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,alchemical perturbation density functional theory (apdft) を用いて,化合物空間 (ccs) 全体におけるジオメトリの緩和を提案する。 APDFTは、シュリンガー方程式の近似解における核電荷の変化を含む摂動理論を指し、制限されたハートリー・フォックの場合において、核電荷と核位置(「アルケミカル力」と呼ばれる)の混合二階エネルギー微分を計算するための解析公式を与える。 我々は、様々な参照分子と対象分子の幾何緩和に使用する公式を実装し、研究した。 また,alchemical force perturbation series の収束と基底集合効果についても解析した。 化学的に予測されたエネルギー、力、ヘッセンをモースポテンシャルに補間すると、標準的なニュートンラプソンステップを実行するときよりも正確なジオメトリと平衡エネルギーが得られる。 BF, CO, N2, CH$_4$, NH$_3$, H$_2$O, HFなどの小分子に対する数値予測は, 4$^\text{th}$次 APDFT 予測に対して, 平衡エネルギーと結合長の絶対誤差を10mHa, 0.01 Bohr とする。 我々のアルケミカル幾何緩和は、APDFTの組合せ効率を保っている: ベンゼンに対する単一結合摂動型ハートリーフォック誘導体に基づいて、それぞれ$\sim$27 mHaと$\sim$0.12 Bohrの平均絶対偏差を持つ17個の等電子帯電BNドープ変異体の平衡エネルギーと緩和構造を数値予測する。

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