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城戸 健太朗
Journal of Computational Chemistry, 40(24), p.2072 - 2085, 2019/09
被引用回数:3 パーセンタイル:11.14(Chemistry, Multidisciplinary)Mean-field treatment of solvent provides an efficient technique to investigate chemical processes in solution in QM/MM framework. In the algorithm, an iterative calculation is required to obtain the self-consistency between QM and MM regions, which is a time-consuming step. In the present study, we have proposed a non-iterative approach by introducing a linear response approximation (LRA) into the solvation term in the one-electron part of Fock matrix in a hybrid approach between MO calculations and a three-dimensional integral equation theory for molecular liquids (MC-MOZ-SCF; Kido , J. Chem. Phys.
, 014103 (2015)). To save the computational time, we have also developed a fast method to generate electrostatic potential map near solute and the solvation term in Fock matrix, using Fourier transformation (FT) and real spherical harmonics expansion (RSHE). To numerically validate the LRA and FT-RSHE method, we applied the present approach to water, carbonic acid and their ionic species in aqueous solution. Molecular properties of the solutes were evaluated by the present approach with four different types of initial wave function and compared with those by the original (MC-MOZ-SCF). From the averaged speed up ratio, the present approach is 13.5 times faster than MC-MOZ-SCF.
城戸 健太朗
no journal, ,
QM/MM型の溶液内モデルを採用し、自由エネルギーなどの熱力学量に基づきながら化学的挙動を記述することは依然として容易でなく、溶媒の分子論的描像を保持し、尚かつコストの低い枠組みを構築する努力が続けられている。これを実現する有望な方法の一つは、多数の分子から成る溶媒を平均場として取り合うことであるが、MO計算と溶媒が作る平均場との間で溶媒の応答関数が自己無撞着になるまで計算を反復しなければならない。これが計算時間を増大させる要因になっている。一次元の溶媒和理論とMO計算を結合したRISM-SCF-SEDD法では、QM領域に及ぼす溶媒の応答を線形と仮定し、繰り返し計算を経由せずにFock演算子の溶媒和項を評価する方法が考案され、その仮定が良好に成立することが示されている。本研究では、3次元溶媒和理論とMO計算の組み合わせ(MC-MOZ-SCF法)を用いて、この枠組みを3次元に拡張するとともに、複雑な3次元溶媒和においてその線形応答近似がどの程度成立するかについても議論する。