論文の概要: QmDFT for Polycyclic Aromatics: Balancing Embedding Ground-State Fidelity and Experimental Gap Estimation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.29245v1
• Date: Sun, 28 Jun 2026 07:27:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-30 18:07:15.855975
• Title: QmDFT for Polycyclic Aromatics: Balancing Embedding Ground-State Fidelity and Experimental Gap Estimation
• Title（参考訳）: 多環芳香族体のQmDFT:基底状態の忠実性と実験的ギャップ推定とのバランス
• Abstract要約: 本研究では,反復部分空間(DIIS)アクセラレーションプロトコルにおいて適応減衰と直接反転を導入し,埋め込み処理を安定化する。 機能依存型基底状態エネルギーとフロンティア軌道間隙推定について述べる。 本研究は, 安定なQmDFTフレームワークを構築し, PAHsおよび関連低次元π共役材料の量子埋め込み研究における機能選択のための有用なガイダンスを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9772267314090435
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum Embedding density functional theory (QmDFT) embedding offers a highly scalable approach to improve treatment for large highly correlated pi conjugated systems. However, estimating advanced electronic structure properties in polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) needs advanced exchange correlation functionals that frequently trigger convergence instabilities during the embedding cycle. In this work, we introduce an adaptive damping and direct inversion in the iterative subspace (DIIS) accelerated protocol that stabilizes the embedding procedure, enabling robust integration of hybrid functionals like B3LYP and CAM B3LYP. Using 10 selected PAHs (linear and fused) molecules as a benchmark. We demonstrate a clear functional-dependent ground-state energetics and frontier-orbital gap estimation. While LDA based approaches yield near-quantitative agreement with FCI in DFT reference energies and is further supported by thermochemical isomerization benchmarks, while B3LYP provide significantly improved agreement with experimental E0-0 transition values. This mapping allows us to bypass explicit excited-state calculations for E0 0 values, thereby significantly reducing computational overhead. Among the hybrid functionals screened, CAM B3LYP offers a balanced overall performance. Our results establish a stable QmDFT framework and provide useful guidance for functional selection for quantum embedding studies of PAHs and related low-dimensional pi-conjugated materials.
• Abstract（参考訳）: 量子埋め込み密度汎関数理論(QmDFT)埋め込みは、大きな高相関のπ共役系に対する処理を改善するために、高度にスケーラブルなアプローチを提供する。 しかし, ポリ環状芳香族炭化水素 (PAHs) の電子構造特性を推定するには, 埋込みサイクル中にしばしば収束不安定を引き起こす高度な交換相関関数が必要である。 本稿では,B3LYP や CAM B3LYP といったハイブリッド関数の堅牢な統合を実現するため,組込み手順を安定化する反復部分空間 (DIIS) アクセラレーションプロトコルにおいて適応減衰と直接反転を導入する。 10個のPAH(線形および融合)分子をベンチマークとして用いた。 機能依存型基底状態エネルギーとフロンティア軌道間隙推定について述べる。 LDAに基づくアプローチは、DFT参照エネルギーにおけるFCIとほぼ定量的に一致し、熱化学的異性化ベンチマークによってさらに支持される一方、B3LYPは実験的なE0-0遷移値と大幅に改善された一致を提供する。 このマッピングにより、E00値に対する明示的な励起状態計算を回避でき、計算オーバーヘッドを大幅に削減できる。 スクリーニングされたハイブリッド機能の中で、CAM B3LYPは全体的なパフォーマンスをバランスよく提供する。 本研究は, 安定なQmDFTフレームワークを構築し, PAHsおよび関連低次元π共役材料の量子埋め込み研究における機能選択のための有用なガイダンスを提供する。

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