論文の概要: ChargeFlow: Flow-Matching Refinement of Charge-Conditioned Electron Densities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.23943v1
- Date: Wed, 25 Mar 2026 05:05:28 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-26 21:06:11.138851
- Title: ChargeFlow: Flow-Matching Refinement of Charge-Conditioned Electron Densities
- Title（参考訳）: ChargeFlow: 電荷含有電子密度のフローマッチリファインメント
- Authors: Tri Minh Nguyen, Sherif Abdulkader Tawfik, Truyen Tran, Svetha Venkatesh,
- Abstract要約: ChargeFlowは、電荷条件による原子密度の重ね合わせを対応するDFT電子密度に変換するフローマッチング精製モデルである。
ペロブスカイト、荷電欠陥、ダイヤモンド欠陥、金属-有機組織、有機結晶にまたがる外部の1,671構造ベンチマークで、9,502個の荷電材料から計算され、評価されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 28.554942558618844
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Accurate charge densities are central to electronic-structure theory, but computing charge-state-dependent densities with density functional theory remains too expensive for large-scale screening and defect workflows. We present ChargeFlow, a flow-matching refinement model that transforms a charge-conditioned superposition of atomic densities into the corresponding DFT electron density on the native periodic real-space grid using a 3D U-Net velocity field. Trained on 9,502 charged Materials Project-derived calculations and evaluated on an external 1,671-structure benchmark spanning perovskites, charged defects, diamond defects, metal-organic frameworks, and organic crystals, ChargeFlow is not uniformly best on every in-distribution class but is strongest on problems dominated by nonlocal charge redistribution and charge-state extrapolation, improving deformation-density error from 3.62% to 3.21% and charge- response cosine similarity from 0.571 to 0.655 relative to a ResNet baseline. The predicted densities remain chemically useful under downstream analysis, yielding successful Bader partitioning on all 1,671 benchmark structures and high-fidelity electrostatic potentials, which positions flow matching as a practical density-refinement strategy for charged materials.
- Abstract（参考訳）: 正確な電荷密度は電子構造理論の中心であるが、密度汎関数理論による電荷状態依存密度の計算は、大規模なスクリーニングや欠陥ワークフローでは高価すぎる。
本稿では3次元U-Net速度場を用いて,原子密度の電荷条件重畳を実空間格子上の対応するDFT電子密度に変換するフローマッチング精錬モデルであるChargeFlowを提案する。
9,502個の荷電材料に基づく計算と、ペロブスカイト、荷電欠陥、ダイヤモンド欠陥、金属-有機フレームワーク、有機結晶にまたがる外部の1,671構造ベンチマークによる評価により、ChargeFlowは全ての分配クラスにおいて一様に最適ではないが、非局所的な電荷再分配と電荷状態の補間によって支配される問題、変形密度の誤差を3.62%から3.21%に改善し、ResNetベースラインと比較して0.571から0.655までの電荷応答コサイン類似性に最強である。
予測密度は下流解析の下では化学的に有用であり、Baderパーティショニングは1,671個のベンチマーク構造と高密度静電電位で成功し、フローマッチングは荷電材料の実用的な密度補正戦略として位置づけられる。
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