論文の概要: Current Density Formulation of Nuclear Magnetic Shielding and Magnetizability Tensors in Paramagnetic Molecules in the Presence of Relativistic Effects

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.24467v1
• Date: Wed, 25 Mar 2026 16:12:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-26 21:06:11.379188
• Title: Current Density Formulation of Nuclear Magnetic Shielding and Magnetizability Tensors in Paramagnetic Molecules in the Presence of Relativistic Effects
• Title（参考訳）: 相対論的効果を考慮した常磁性分子の原子核磁気シールドと磁化性テンソルの電流密度定式化
• Authors: Francesco Ferdinando Summa, Sonia Coriani, Andre Severo Pereira Gomes,
• Abstract要約: 本研究は、常磁性分子に対する原子核磁気シールドと磁化性テンソルの計算について述べる。 我々は、磁気誘導電流密度の枠組みを用いて、軌道およびスピンの寄与を考慮に入れている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: This work presents the computation of nuclear magnetic shielding and magnetizability tensors for paramagnetic molecules, using a magnetically induced current density framework to account for orbital and spin contributions. We demonstrate that the methodology proposed by Soncini[1] is physically equivalent to the formalisms of Pennanen and Vaara[2] and Franzke et al.[3], provided that scalar and spin-orbit relativistic effects are included within the ground-state spin density. In our model, these corrections are implemented through a Zeroth-Order Regular Approximation (ZORA) formulation of the current density. The resulting magnetizability tensor is fully consistent with the general Van Vleck formulation, recovering the temperature-dependent Curie contribution through the explicit integration of the magnetically induced spin current density. This methodology offers a straightforward computational route that bypasses the complex evaluation of g-tensors and Zero-Field Splitting (ZFS) Hamiltonians, requiring only a ground-state spin density incorporating relativistic effects. Notably, scalar relativistic effects are shown to be essential for capturing the Heavy-Atom Light-Atom (HALA) effect in 1H and 13C shieldings. To maintain efficiency, relativistic effects on the orbital contribution are neglected as they are negligible for light atoms. This approach represents an optimal compromise for paramagnetic complexes involving transition metals up to the second row, where the HALA effect is primarily driven by scalar relativistic corrections within the ground-state spin density. Neglecting spin-orbit terms in the orbital contribution significantly streamlines the calculation without loss of accuracy, providing the pNMR community with a robust tool for characterizing open-shell systems.
• Abstract（参考訳）: 本研究は、磁気誘導電流密度フレームワークを用いて、原子核磁気シールドと準磁性分子の磁化性テンソルの計算を行った。 我々は,スカラーおよびスピン軌道相対論的効果が基底状態スピン密度に含まれることを仮定して,ソンチーニ[1]による手法がペンナン,ヴァーラ[2],フランツケらの形式主義と物理的に等価であることを示した。 本モデルでは, 電流密度のゼロ次正則近似(ZORA)による補正を行う。 結果として生じる磁化性テンソルは一般のヴァン・ヴレックの定式化と完全に一致しており、磁化誘起スピン電流密度の明示的な積分により温度依存性のキュリーコントリビューションを回復する。 この手法は、g-テンソルとゼロ場分割(ZFS)ハミルトンの複雑な評価を回避し、相対論的効果を取り入れた基底状態スピン密度のみを必要とする単純な計算経路を提供する。 特に、スカラー相対論的効果は、1Hと13Cの遮蔽において重原子光原子効果(HALA)を捉えるのに不可欠であることが示されている。 効率を維持するために、軌道寄与に対する相対論的効果は、光原子に対して無視されるため無視される。 このアプローチは、2列目までの遷移金属を含む常磁性錯体にとって最適の妥協であり、HALA効果は主に基底状態スピン密度内のスカラー相対論的補正によって引き起こされる。 軌道寄与におけるスピン軌道項の無視は、精度を損なうことなく計算を著しく効率化し、pNMRコミュニティにオープンシェルシステムを特徴づけるための堅牢なツールを提供する。

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