論文の概要: Benchmarking higher-ranking multipoles and polarizability tensors for small molecular systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.24606v1
• Date: Mon, 21 Sep 2026 13:56:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-23 03:38:27.403713
• Title: Benchmarking higher-ranking multipoles and polarizability tensors for small molecular systems
• Title（参考訳）: 小分子系における高次多極子と偏光性テンソルのベンチマーク
• Abstract要約: 本研究は分子双極子および四極子モーメントに対する73個の小さな非スピン偏極分子に対するCCSD(T)参照を示す。 本稿では,HF,MP2,CCSDを用いて計算した分子特性の総合的性能解析と密度汎関数法について述べる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Molecular properties govern how molecules interact with one another or external fields. Accurate molecular properties are essential for constructing intermolecular interaction models, and to achieve high accuracy we need to go beyond leading-order (dipolar) terms. This work presents CCSD(T) references for 73 small non-spin-polarized molecules for molecular dipole and quadrupole moments, and dipole-dipole and quadrupole-quadrupole polarizabilities. Using these results, we provide a holistic performance analysis of molecular properties computed with HF, MP2, CCSD, and a wide range of density-functional methods. Additionally, we investigate in detail what levels of basis sets are required to simultaneously describe all properties in the data set. The best-performing density functionals for all four properties are the asymptotically cor- rected hybrid GGAs B97-3-AC, closely followed by PBE0-AC. Surprisingly, modern meta- GGAs and range-separated functionals perform inconsistently, with large errors in the quadrupo- lar properties. These results have direct implications for methods for intermolecular interac- tions, such as symmetry-adapted perturbation theory based on density functional theory, or for the quality of properties and interactions in machine-learning datasets. Finally, for DFT methods, the Jensen aug-pcseg-2 basis set is a computationally efficient alternative to more established basis sets, but for generating correlated references, third-row elements benefit from core polarization, and double augmentation is strictly necessary for quadrupole-quadrupole polarizabilities.
• Abstract（参考訳）: 分子の性質は分子同士の相互作用や外部の相互作用を制御している。 分子間相互作用モデルの構築には正確な分子特性が不可欠であり、高い精度を達成するには、先行(双極子)項を超える必要がある。 本研究は、分子双極子と四極子モーメント、双極子と四極子と四極子分極性のための73個の小さな非スピン偏極分子に対するCCSD(T)参照を示す。 これらの結果を用いて, HF, MP2, CCSDで計算した分子特性の総合的性能解析と, 幅広い密度汎関数法を提案する。 さらに,データセット内のすべてのプロパティを同時に記述するために,どのレベルの基底セットが必要なのかを詳細に検討する。 4つの特性に最も優れた密度汎関数は、漸近的に縮退したハイブリッドGGA B97-3-ACであり、PBE0-ACと密接に続く。 驚くべきことに、現代のメタ-GGAとレンジ分離函数は、四重極大特性に大きな誤差を伴い、矛盾なく機能する。 これらの結果は、密度汎関数理論に基づく対称性適応摂動理論や、機械学習データセットにおける特性や相互作用の質など、分子間相互作用の手法に直接的な意味を持つ。 最後に、DFT法では、Jensen aug-pcseg-2 基底集合はより確立された基底集合の計算学的に効率的な代替となるが、相関参照を生成するためには、コア偏極による第3のロー要素の恩恵を受け、四極四極分極には二重増倍が必須である。

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