半経験的および複合的な手法
安価な経験的モデルと最も厳密な波動関数理論の中間に位置するのが、半経験的および複合的な手法である。これらは、選択された近似や巧妙な組み合わせを用いることで、コストを抑えつつ精度を向上させている。
PaperMindでテーマを探す近日公開Find papers & topics
Tools & resources
Learn & explore
動画近日公開
Definition
経験的パラメータを導入するか、複数の計算を組み合わせるか、あるいは強い相関や相対論的効果を扱うために形式を拡張する量子化学的戦略のグループであり、精度と計算コストのバランスを取る。
Scope
高価な積分をパラメータ化または無視する半経験的分子軌道法、単一決定関数が不十分な系に対する多参照・多配置アプローチ、高熱化学的精度を費用対効果高く達成するために計算を組み合わせる複合的な「モデル化学」プロトコル、および重元素に対する相対論的アプローチを対象とする。これらは、標準的な単一参照電子構造法および密度汎関数法を補完するものである。
Sub-topics
Core questions
- 半経験的手法は、積分を近似またはパラメータ化することでどのように速度を達成するのか？
- 単一参照決定関数はいつ破綻し、多参照法が必要となるのか？
- 複合プロトコルは、中程度のコストでどのように高い精度を達成するのか？
- 重元素に対しては、いつ相対論的効果を含める必要があるのか？
Key theories
- 積分の近似とパラメータ化
- 半経験的手法は、最も高価な電子反発積分を無視または近似し、データに適合させたパラメータで置き換えることで、速度を桁違いに向上させる。
- 複合モデル化学
- 加算的なスキームは、異なる手法と基底関数の結果を組み合わせて、直接計算するにはコストが高すぎる高レベルの結果を推定し、熱化学における化学的精度を目標とする。
Clinical relevance
これらの手法は、標準的なアプローチでは費用対効果が悪く扱えない領域に計算化学を拡張する。すなわち、半経験的手法による非常に大きな分子やスクリーニング、多参照法による強く相関した系や励起系、複合スキームによるベンチマーク熱化学、相対論的手法による重元素化学などである。
History
半経験的手法は、ヒュッケル理論およびパリサー・パー・ポープル理論から、デュワーのMNDO、AM1、PM3モデルへと発展した。CASSCFのような多配置手法は、ルースらによって開発された。ガウシアン-n法やワイツマン法のような複合スキームは、ベンチマーク精度を提供するために1990年代に登場した。
Key figures
- Michael Dewar
- Walter Thiel
- Björn Roos
- Larry Curtiss
Related topics
Seminal works
- thiel2014
- cramer2004
Frequently asked questions
- 高速なコンピュータがある現在でも、半経験的手法は依然として有用か？
- はい。非常に大きな系、ハイスループットスクリーニング、および完全なab initio処理が非現実的なマルチスケールおよび機械学習ワークフローにおける高速なコンポーネントとして、依然として価値がある。
- 複合手法は実際に何を計算するのか？
- いくつかの小さな計算を組み合わせる。典型的には、適度な基底関数系における高相関の結果と、基底関数系およびその他の補正を組み合わせることで、直接的な高レベル計算よりもはるかに低いコストで正確なエネルギーを近似する。