Entwicklung von transkorrelierten Coupled Cluster Methoden mit automatischer Implementierung zur Berechnung von hochgenauen Grundzustands- und Anregungsenergien und Eigenschaften

• Antragsteller: Dr. Daniel Kats
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455145945

Die Coupled Cluster Hierarchie konvergiert sehr schnell zu genauen Werten für molekulare Systeme ohne starke Korrelationseffekte. Aber die Basissatzkonvergenz ist ziemlich langsam und dennoch wichtig für hoch-genaue relative Energien. Die explizite Korrelationsmethoden beschleunigen die Konvergenz, aber sind umständlich für höhere als Zweifachanregungen. Die transkorrelierten Methoden modifizieren den Hamiltonian selbst und können deshalb zusammen mit beliebig hohen Anregungen angewendet werden. Vor Kurzem wurden diese Methoden mit Full Configuration Interaction Quantum Monte-Carlo kombiniert. Die Ergebnisse für atomare Ionisationsenergien sind extrem präzise. Zusätzlich reduzieren die Transkorrelationsmethoden die Anforderung an das Anregungsniveau von den Elektronkorrelationsmethoden für starkkorrelierte Systeme wie das Hubbard Model. Das zusammen macht dieses Verfahren extrem attraktiv für die Coupled Cluster Methoden.Die Transkorrelationsfaktoren bedürfen weiterer Modifikationen und Optimierungen, was viele Benchmarkrechnungen mit großen Basissätzen erfordert. Deshalb auch von der methodologischen Sicht ist es wichtig das Verfahren mit den Coupled Cluster Methoden zu kombinieren.Die transkorrelierten Hamiltonoperatoren enthalten Dreikörperterme und sind nicht Hermitesch. Deshalb können die herkömmlichen Implementierungen nicht benutzt werden. Wir werden eine automatische Kodegenerierung verwenden, kombiniert mit unserem vorhandenen Tensorframework, um die höhere Coupled Cluster Methoden mit dem transkorrelierten Hamiltonian zu implementieren.Anschließend wird die linear-response Theorie angewendet, um die Methoden auf die Berechnung von Anregungsenergien und molekularen Eigenschaften zu erweitern.Die Methoden werden angewendet, um die Spinzustandsaufspaltungen von organometallischen Verbindungen zu analysieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen