論文の概要: Ehrenfest dynamics accelerated with SPEED

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.13905v1
• Date: Tue, 18 Mar 2025 05:06:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-19 16:29:12.355136
• Title: Ehrenfest dynamics accelerated with SPEED
• Title（参考訳）: SPEEDにより加速されるエレンフェストのダイナミクス
• Authors: Alan Scheidegger, Jiří J. L. Vaníček,
• Abstract要約: 表面ホッピングやエレンフェストのダイナミクスのような混合量子古典法は、複数の電子状態を含む分子過程を記述するのに有用であることが証明されている。 ダイアバティック表現に共通する局所2次ポテンシャルを用いて全ての軌道が伝播するエレンフェスト力学の変種であるエレンフェスト力学(SPEED)の単一ポテンシャル評価法を提案する。 SPEEDは2つのフランモーティー間のホール移動率の温度依存性を定性的に捉え、衝突後の最終電荷分布を正確に予測する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Mixed quantum-classical methods, such as surface hopping and Ehrenfest dynamics, have proven useful for describing molecular processes involving multiple electronic states. These methods require propagating many independent trajectories, which is computationally demanding. Therefore, we propose the single potential evaluation Ehrenfest dynamics (SPEED), a variation of Ehrenfest dynamics where all trajectories are propagated using a common local quadratic effective potential in the diabatic representation. This approach replaces the computational cost of propagating multiple trajectories with the evaluation of a single Hessian at each time step. We demonstrate the equivalence of standard Ehrenfest dynamics and SPEED in two realistic systems with (at most) quadratic diabatic potential energy surfaces and couplings: a quadratic vibronic coupling Hamiltonian model describing internal conversion in pyrazine and a model of atomic adsorption on a solid surface. The efficiency gain of our approach is particularly advantageous in on-the-fly ab initio applications. For this reason, we combined SPEED with the ALMO(MSDFT2) electronic structure method, which provides the diabatic potential describing charge transfer between two molecules. We find that SPEED qualitatively captures the temperature dependence of the hole transfer rate between two furan moieties and accurately predicts the final charge distribution after the collision. In contrast, but as expected, our approach is insufficient for describing photoisomerization of retinal due to the high anharmonicity of the potential energy surfaces.
• Abstract（参考訳）: 表面ホッピングやエレンフェストのダイナミクスのような混合量子古典法は、複数の電子状態を含む分子過程を記述するのに有用であることが証明されている。 これらの方法は、計算的に要求される多くの独立した軌道の伝播を必要とする。 そこで本稿では, ダイアバティック表現に共通する局所2次ポテンシャルを用いてすべての軌道が伝播するEhrenfest dynamics (SPEED) の変種である単一ポテンシャル評価Ehrenfest dynamics(SPEED)を提案する。 このアプローチは、複数の軌道を伝播する計算コストを1つの時間ステップで1つのヘッセンの評価に置き換える。 ピラジンの内部変換を記述した2次ビブロニックカップリングハミルトンモデルと固体表面上の原子吸着モデルである。 当社のアプローチの効率性向上は,特にオンザフライ・アブ・イニシアト・アプリケーションにおいて有利である。 このため、SPEEDとALMO(MSDFT2)電子構造法を組み合わせることで、2つの分子間の電荷移動を記述した双極子ポテンシャルを提供する。 SPEEDは2つのフランモーティー間のホール移動率の温度依存性を定性的に捉え、衝突後の最終電荷分布を正確に予測する。 対照的に、我々のアプローチは、潜在的なエネルギー表面の高不調和性のため、網膜の光異性化を記述するには不十分である。

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