[スポンサーリンク]

chemglossary

Spin-component-scaled second-order Møller–Plesset perturbation theory (SCS-MP2)

[スポンサーリンク]

SCS-MP2

Spin-component-scaled second-order Møller–Plesset perturbation theory (SCS-MP2) とは、MP2 計算をもとに、電子相関の補正をより高精度な QCISD(T) の結果と合うように調節して算出した方法。2003 年に Stephen Grimme が発表した。

Grimme, S. Improved second-order Møller–Plesset perturbation theory by separate scaling of parallel- and antiparallel-spin pair correlation energies. J. Chem. Phys. 2003, 118, 9095. DOI: 10.1063/1.1569242

MP2 計算ではより高次のMøller–Plesset法と比べて電子相関の補正にずれが大きい。この補正を、逆スピン(opposite spin, OS, alpha spin–beta spin) と 同スピン (same spin, SS, alpha spin–alpha & beta spin–beta spin) の電子相関による寄与に係数(それぞれ COS CSS )をかけることで調節している。

計算とエネルギー算出の方法

通常のMP2 計算の出力を使って SCS-MP2 エネルギーを求めることができる。Gaussian での入力と出力の例[1]は以下の通り。

入力(MP2 で一点計算する):

#p MP2/6-31G** geom=check guess=read scf=(maxcyc=250,tight) SCRF=(PCM, Solvent=Methanol,read) iop(5/33=2) nosymm gfinput 5d

出力(エネルギー該当部分を抜粋):

SCF Done: E(RHF) = -383.641996926 A.U. after 12 cycles

…中略…

Spin components of T(2) and E(2):
alpha-alpha T2 = 0.5736104110D-01 E2= -0.1594807297D+00
alpha-beta T2 = 0.3117674447D+00 E2= -0.9286360360D+00
beta-beta T2 = 0.5736104110D-01 E2= -0.1594807297D+00
The integrals were generated 1 times.
ANorm= 0.1194357370D+01
E2 = -0.1247597495D+01 EUMP2 = -0.38488959442123D+03
(D はE に直して excel などで計算する。例えば -0.3848D+03 = -0.3848 x 103)

実際、普通のMP2計算では、

EUMP2 (in hatree) = ERHF + E2

E2 = EMP2OS + EMP2SS

= E2ab + E2aa + E2bb

というように計算がなされている。SCS-MP2 では

EUMP2 (in hatree) = ERHF + E2SCS-MP2

E2SCS-MP2 = COSEMP2OS + CSSEMP2SS

= 6/5 E2ab + 1/3 (E2aa + E2bb)

のように計算する。COS = 6/5,  CSS = 1/3, の値は QCISD(T) と一致するように決められた。(COS = CSS = 1 のとき、普通のMP2と同じ値になる。 )このパラメーターを使うとエネルギーは MP2 や B3LYP より QCISD(T) からの誤差が小さくなることが論文中で報告されている。

解釈

H2 や He などの典型的な2電子相関系でMP2 は、80%から85% 程度までしか相関エネルギーを再現できていないことを踏まえて、一重項2電子系では相関エネルギーは逆スピン二重励起によるものであるため、SCS-MP2 では COS を 6/5 として補っている。全体としてスピン相関のエネルギーに対する寄与を2電子相関分におさめるために、同スピン励起の係数は 1/3 に減らすことによってフィッティングをしている。

その後

分子間相互作用の評価ではCCSD(T)と比較して弱点も指摘されている[2]。系に応じて COS CSS の改良値が提案されている(COS = 1.15 & CSS = 0.75 など)。

Fink, R. F. Spin-component-scaled Møller–Plesset (SCSMP) perturbation theory: A generalization of the MP approach with improved properties. J. Chem. Phys. 2010, 133, 174113. DOI: 10.1063/1.3503041

イオン性液体(Ionic Liquid)用のパラメーターも開発されている。

Rigby, J.; Izgorodina, E. I. New SCS- and SOS-MP2 Coefficients Fitted to Semi-Coulombic Systems. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 3111–3122. DOI: 10.1021/ct500309x

参考文献

  1. Matsuoka, A.; Sandoval, C. A.; Uchiyama, M.; Noyori, R. Naka, H. Why p-Cymene? Conformational Effect in Asymmetric Hydrogenation of Aromatic Ketones with a η6-Arene/Ruthenium(II) Catalyst. Chem. Asian J. 2015, 10, 112–115. DOI: 10.1002/asia.201402979
  2. Bachorz, R. A.; Bischoff, F. A.; Höfener, S.; Klopper, W.; Ottiger, P.; Leist, R.; Frey, J. A.; Leutwyler, S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 2758–2766. DOI: 10.1039/b718494h
[amazonjs asin=”4785335238″ locale=”JP” title=”有機化学のための 量子化学計算入門: Gaussianの基本と有効活用のヒント”] [amazonjs asin=”0198755503″ locale=”JP” title=”Computational Chemistry (Oxford Chemistry Primers)”] [amazonjs asin=”B01MXYP48B” locale=”JP” title=”Introduction to Computational Chemistry (English Edition)”]
Avatar photo

Naka Research Group

投稿者の記事一覧

研究グループで話題となった内容を紹介します

関連記事

  1. 化学者だって数学するっつーの! :定常状態と変数分離
  2. スナップタグ SNAP-tag
  3. 水分解 water-splitting
  4. 酵素触媒反応の生成速度を考える―ミカエリス・メンテン機構―
  5. 波動-粒子二重性 Wave-Particle Duality: …
  6. A値(A value)
  7. シュレンクフラスコ(Schlenk flask)
  8. 光薬理学 Photopharmacology

注目情報

ピックアップ記事

  1. 第43回「はっ!」と気づいたときの喜びを味わい続けたい – 高橋 雅英 教授
  2. ロナルド・ブレズロウ賞・受賞者一覧
  3. エリック・ジェイコブセン Eric N. Jacobsen
  4. 2,9-ジブチル-1,10-フェナントロリン:2,9-Dibutyl-1,10-phenanthroline
  5. 第48回―「周期表の歴史と哲学」Eric Scerri博士
  6. 第33回ケムステVシンポ「研究DXとラボラトリーオートメーション」を開催します!
  7. コロナワクチン接種の体験談【化学者のつぶやき】
  8. 化学探偵Mr.キュリー7
  9. ケック ラジカルアリル化反応 Keck Radicallic Allylation
  10. ミツバチに付くダニに効く化学物質の研究開発のはなし

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2022年4月
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930  

注目情報

最新記事

ペーパークラフトで MOFをつくる

第650回のスポットライトリサーチには、化学コミュニケーション賞2024を受賞された、岡山理科大学 …

月岡温泉で硫黄泉の pH の影響について考えてみた 【化学者が行く温泉巡りの旅】

臭い温泉に入りたい! というわけで、硫黄系温泉を巡る旅の後編です。前回の記事では群馬県草津温泉をご紹…

二酸化マンガンの極小ナノサイズ化で次世代電池や触媒の性能を底上げ!

第649回のスポットライトリサーチは、東北大学大学院環境科学研究科(本間研究室)博士課程後期2年の飯…

日本薬学会第145年会 に参加しよう!

3月27日~29日、福岡国際会議場にて 「日本薬学会第145年会」 が開催されま…

TLC分析がもっと楽に、正確に! ~TLC分析がアナログからデジタルに

薄層クロマトグラフィーは分離手法の一つとして、お金をかけず、安価な方法として現在…

先端の質量分析:GC-MSおよびLC-MSデータ処理における機械学習の応用

キャラクタライゼーションの機械学習応用は、マテリアルズ・インフォマティクス(MI)およびラボオートメ…

原子半径・電気陰性度・中間体の安定性に起因する課題を打破〜担持Niナノ粒子触媒の協奏的触媒作用〜

第648回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院工学系研究科(山口研究室)博士課程後期2年の松山…

リビングラジカル重合ガイドブック -材料設計のための反応制御-

概要高機能高分子材料の合成法として必須となったリビングラジカル重合を、ラジカル重合の基礎から、各…

高硬度なのに高速に生分解する超分子バイオプラスチックのはなし

Tshozoです。これまでプラスチックの選別の話やマイクロプラスチックの話、およびナノプラスチッ…

新発想の分子モーター ―分子機械の新たなパラダイム―

第646回のスポットライトリサーチは、北海道大学大学院理学研究院化学部門 有機反応論研究室 助教の …

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP