Benchmarking TD-DFT and Wave Function Methods for Oscillator Strengths and Excited-State Dipole Moments
利用一组小分子化合物的近全组态相互作用(FCI)质量的振子强度和激发态偶极矩,我们对几种单参考波函数方法的性能进行了基准测试(CC 2、CCSD、CC 3、CCSDT、ADC(2)和ADC(3/2))和具有各种泛函的时间依赖密度泛函理论(TD-DFT(B3 LYP、PBE 0、M06-2X、CAM-B3 LYP和$ω$ B97 X-D)。我们考虑各种测量仪的影响(长度,速度和混合)和形式主义:运动方程(EOM)\emph{vs}线性响应(LR),松弛的\emph{vs}非松弛轨道等。除了使用高阶波函数方法时预期的精度提高和形式敏感性的明显降低之外,本贡献表明,对于ADC(2)和CC 2,规范的选择比形式的选择更显著地影响振子强度的大小,并且CCSD与CC 2相比在该跃迁性质上产生了显著的改善。对于激发态偶极矩,轨道弛豫的开启明显提高了ADC(2)和CC 2的精度,但在CCSD水平上的影响相当小。从基态到激发态,给定方法的偶极矩的典型误差倾向于大约三倍。有趣的是,ADC(3/2)振荡器强度和偶极子明显比ADC(2)更精确,而这两个模型确实提供了相当相似的跃迁能量绝对误差。关于TD-DFT,我们发现:i)规范对所有测试泛函(M06-2X除外)振子强度的影响可以忽略; ii)约~ 0.10 D的基态偶极子的所有泛函; iii)更好的整体性能的CAM-B3 LYP的两个考虑激发态的属性。
2021-01-13 physics.chem-ph physics.comp-ph
Comparative studies of the magnetic dipole and electric quadrupole hyperfine constants for the ground and low lying excited states of ^{25}Mg^{+}
本文用相对论耦合集团理论计算了单电离镁基态和低激发态的磁偶极和电四极超精细常数。与实验和其他理论结果进行了比较,并对一些可能感兴趣的低激发态激发态进行了预测。我们已经做了比较研究的重要的许多机构的影响,有助于超精细常数的不同状态的离子。
2004-08-10 physics.atom-ph physics.chem-ph
Ground- and Excited-State Dipole Moments and Oscillator Strengths of Full Configuration Interaction Quality
该研究利用CIPSI方法获得近全组态相互作用质量的基态和激发态偶极矩及振子强度,评估高阶耦合簇计算,发现提高激发度可使平均误差降低约一个数量级。
2022-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Ab initio Calculation of Dipole Moments and Transition Dipole Moments of HCl+ and HBr+ Molecular Ions
用SAC-CI方法计算了HCl+和HBr+分子离子的电子结构。本文分析了低激发态2 Pi系列的偶极矩(DM)和从基态X2 Pi到激发态2 Pi系列跃迁的跃迁偶极矩(TDM)。对于激发态的2 Pi离子,随着原子间距的变化,DMs的行为是不同的,对应于不同的解离路径。TDM揭示了在解离的开始步骤处的显著最大值。
2014-12-18 physics.chem-ph
Oscillator Strengths and Transition Dipole Moments from a Simplified Equation-of-Motion Coupled Cluster Formalism within the Frozen-Pair Approximation
Institute of Physics, Faculty of Physics, Astronomy, and Informatics, Nicolaus Copernicus University in Toruń(托伦哥白尼大学物理、天文学与信息学学院物理研究所)
推导了运动方程冻结对耦合簇框架中的跃迁密度矩阵工作方程,通过近似表达式计算跃迁偶极矩和振子强度,避免了求解Λ方程和左本征向量,基准测试表明EOM-fpCCSD和EOM-ptCCSD模型改进了激发态性质描述。
2026-06-15 physics.chem-ph physics.comp-ph
Observation of a core-excited dipole-bound state $\sim$1 eV above the electron detachment threshold in cryogenically cooled acetylacetonate
本文在低温冷却乙酰丙酮阴离子中观测到位于电子脱附阈值上方约1 eV的核激发偶极束缚态,揭示其可观测性源于内转换过程决定的寿命机制。
2024-11-25 physics.chem-ph
Excited-state Properties Beyond the Excitation Energy from Orbital-Optimized Density Functional Calculations I: Dipole Moments of Rydberg States
University of Iceland(冰岛大学);University of Trieste(的里雅斯特大学)
采用平面波基组的轨道优化密度泛函计算,研究分子里德堡激发态的偶极矩,揭示原子基组局限性,并评估不同泛函的性能。
2026-10-21 physics.chem-ph
In search of the electron dipole moment: Ab initio calculations on ^207PbO excited states
我们报告从头相关相对论计算的有效电场W_d作用于电子在两个激发电子态的PbO,需要提取的电偶极矩的电子从正在进行的实验在耶鲁大学,这有可能提高精度这个难以捉摸的属性由几个数量级。采用广义相对论有效核势和相对论耦合团簇方法,对重原子核中的四分量波函数进行了非变分单中心恢复.对于a(1)状态,W_d为-3.2 \times 10^24 Hz/ecm,对于B(1)状态,W_d为-9.7 \times 10^24 Hz/ecm。超精细常数A_{\parallel}的计算值和实验值的比较提供了计算的准确性检查。
2004-01-09 physics.atom-ph physics.chem-ph
Resolving the emission transition dipole moments of single doubly-excited seeded nanorods via heralded defocused imaging
本研究提出预示散焦成像技术,突破传统光谱技术局限,直接表征两类种子纳米棒双激发态的跃迁偶极矩差异,揭示其各向异性规律并给出物理解释。
2023-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Deep Learning for UV Absorption Spectra with SchNarc: First Steps Towards Transferability in Chemical Compound Space
机器学习(ML)已经显示出在几乎任何可能的方向上推进量子化学的研究领域,并且最近也进入了激发态以研究分子的多方面光化学。在本文中,我们追求两个目标:i)我们展示了如何通过调整[Chem.Sci.,2017,8,6924-6935],其最初被提出用于电子基态的永久偶极矩矢量。ii)我们研究了我们的激发态ML模型在化学空间中的可转移性,即,ML模型是否可以预测它从未训练过的分子的性质,以及它是否可以同时学习两个分子的不同激发态。为此,我们采用并扩展了我们以前报道的激发态ML的SchNarc方法。我们计算紫外吸收光谱从激发态能量和跃迁偶极矩以及静电电位从潜在的电荷推断的永久偶极矩矢量的ML模型。我们在CH $_2$ NH $_2^+$和C $_2$ H $_4$上训练我们的ML模型,同时对这些分子以及CHNH $_2$、CH $_2$ NH和C $_2$ H $_5^+$进行预测。结果表明,激发态具有可转移性。
2020-07-15 physics.chem-ph stat.ML
Reliable transition properties from excited-state mean-field calculations
δ自洽场论是一种概念简单、计算量小的寻找激发态的方法。使用最大重叠方法来指导激发态的优化,已被证明delta-SCF预测激发能的准确度是有竞争力的,有时甚至比,TDDFT。在这里,我们基准的一组更大的分子比以前被认为是三角洲-SCF,特别是,我们检查的性能的三角洲-SCF在预测跃迁偶极矩,光谱强度的基本数量。一个潜在的下降的delta-SCF跃迁偶极子是由delta-SCF基态和激发态的非正交性引起的原点依赖。我们提出并测试这个问题的最简单的校正,对称正交化的状态的基础上,并证明其使用细菌叶绿素结构的光合作用天线在紫色细菌采样。
2020-12-18 physics.chem-ph
Linear Response pCCD-Based Methods: LR-pCCD and LR-pCCD+S Approaches for the Efficient and Reliable Modeling of Excited state Properties
本文推导LR-pCCD与LR-pCCD+S工作方程,以近平均场成本模拟激发能、跃迁偶极矩和振子强度,精度可接近CCSD。
2024-11-15 physics.chem-ph
The small impact of various partial charge distributions in ground and excited state on the computational Stokes shift of 1-methyl-6-oxyquinolinium betaine in diverse water models
通过分子动力学计算机模拟,研究了溶质1-甲基-6-羟基喹啉甜菜碱在基态和第一激发态的部分电荷分布对含时Stokes位移的影响.此外,所采用的溶剂模型-这里的非极化SPC,TIP 4P和TIP 4P/2005和极化SWM 4水模型-对系统的溶剂化动力学的影响进行了研究。使用不同的泛函和计算方法影响溶质的部分电荷分布和偶极矩的大小,但不影响偶极矩的方向。基于计算的电荷分布的模拟显示出几乎相同的弛豫行为。近似的整个溶质分子的偶极子的结果在相同的松弛行为,但较低的溶剂化能,表明斯托克斯位移的时间尺度不依赖于溶质的特性。然而,SPC和TIP 4P水模型表现出太快的动力学,这可以归因于太大的扩散系数和太低的粘度。SWM 4和TIP 4P/2005模型计算的扩散系数和粘度与实验值吻合良好,相应的弛豫行为与实验值相当。此外,我们发现,对于定量描述的斯托克斯位移的应用系统至少有两个溶剂化壳周围的溶质必须考虑。
2021-05-19 physics.chem-ph
Ground and excited state properties of the polar and paramagnetic RbSr molecule: a comparative study
本文研究了铷锶的电子结构,铷锶是一种在其自身框架内同时具有永磁和电偶极矩的分子,可以用外场对其进行操纵。两个互补的从头计算方法用于基态和最低激发态:第一,一种方法依赖于优化的有效核心电位与核心极化电位的基础上,一个完整的配置相互作用,涉及三个价电子,第二,一种方法使用一个小尺寸的有效核心电位与19个相关的电子在耦合簇理论的框架。我们已经发现这两种方法之间的基态属性,包括永久偶极矩非常好的协议。我们集中研究了与量子简并气体实验相关的两个最低渐近线Rb(5p)+Sr(5s)和Rb(5s)+Sr(5s5p)的激发态。我们还给出了Hund c)情形下由原子自旋轨道常数得到的势曲线。这些潜在的曲线是一个很好的起点,使用高分辨率光谱的分子结构的实验研究。
2014-02-04 physics.atm-clus physics.chem-ph
Electronic and Rovibrational Quantum Chemical Analysis of C$_3$P$^-$: The Next Interstellar Anion?
C $_3$ P $^-$类似于已知的星际阴离子C $_3$ N $^-$,其中磷在周期表中简单地取代了氮。在这项工作中,它表明,C $_3$ P $^-$可能具有偶极束缚的激发态。它已经假设和观测支持,偶极束缚激发态是一种途径,通过它可以在星际介质中形成阴离子。此外,C $_3$ P $^-$具有可导致该分子进一步稳定的价激发态,并且C $_3$ P $^-$具有比中性C $_3$ P更大的偶极矩($\sim 6$ D对$\sim 4$ D)。因此,C $_3$ P $^-$可能是一种比其相应的中性自由基更容易检测的天体分子。高精度的量子化学四次力场也适用于C $_3$ P $^-$和它的单$^{13}$ C取代的同位素体,以提供结构,振动频率和光谱常数,可以帮助其检测。
2015-08-10 astro-ph.GA physics.chem-ph
Modeling Electronic Excited States of Molecules in Solution
溶剂的存在调节分子的许多性质,例如其基态和激发态几何形状、偶极矩、激发能和吸收光谱。由于系统的能量将根据溶剂配置而变化,因此明确的溶质-溶剂相互作用是理解溶液相反应性和光谱、模拟准确的非均匀加宽和预测吸收光谱的关键。在本教程回顾中,我们给出了一个概述的因素时要考虑的分子与明确的溶剂相互作用的激发态建模。我们为溶质-溶剂构型的取样、溶剂模型的选择、激发态电子结构的计算和光谱线型的计算提供了实用的指导。我们还提出了我们最近的结果相结合的垂直激发能计算从合奏的溶质-溶剂配置与振动光谱从一个小数目的冷冻溶剂配置,从而改善模拟溶液中的分子的吸收光谱。
2018-09-11 physics.chem-ph
Relativistic coupled-cluster studies of ionization potentials, lifetimes and polarizabilities in singly ionized calcium
用相对论耦合集团方法计算了Ca $^+$的电离势、E1矩阵元和偶极极化率。从Breit相互作用的贡献明确给出这些属性。极化率的地面和第一激发的d-状态的确定通过评估的波函数被扰动到第一阶的电偶极子运营商和黑体辐射位移估计从这些结果。我们还报告了分支比和第一激发p-态的寿命的计算和实验波长的结果,并与它们的测量值进行比较。
2009-02-22 physics.atom-ph physics.chem-ph
Anti-alignment driven dynamics in the excited states of molecules under strong fields
我们开发了两种新的H $_2^+$分子及其同位素模型,从量子力学和半经典的角度评估分子在第一激发电子态是否与场反对齐。这两个模型的结果使我们能够预测即使是具有永久偶极矩的HD $^+$同位素的反排列动力学。在激发态和基态电子态中,分子以垂直于场极化的角度解离,因为人口通过圆锥形交叉口交换。初始状态的量子力学色散足以导致完全解离。我们的结论是,这些分子的稳定在激发态通过键硬化在强电场下是极不可能的。
2020-12-21 physics.chem-ph quant-ph
Extending the Tavis-Cummings model for molecular ensembles -- Exploring the effects of dipole self energies and static dipole moments
本文扩展了分子系综的 Tavis-Cummings 模型,证明静态偶极矩和偶极自能对极化子化学中光-物质相互作用的准确描述至关重要,并构建了可模拟更大分子系综的高效两能级系统方法。
2024-07-16 physics.chem-ph quant-ph
Accurate potential energy, dipole moment curves, and lifetimes of vibrational states of heteronuclear alkali dimers
用单重、双重和三重耦合团簇(CCSDT)方法计算了异碱金属二聚体XY(X,Y = Li,Na,K,Rb,Cs)在X1 ~+电子态下的势能曲线、永久偶极矩曲线以及基态和激发态的振动寿命.对Li和Na采用了具有附加核函数的全电子四重核势基组,对K、Rb和Cs采用了具有四重核质量基组的小核相对论有效核势。耦合集群的非微扰三重激发的列入是至关重要的获得准确的势能曲线。精确预测永久偶极矩需要大的单电子基组和附加的核函数。LiNa的离解能仅被高估了14 cm-1,而其他分子的离解能被高估了不超过114 cm-1。实验和计算的谐波振动频率之间的差异小于1.7 cm-1,非谐波校正的差异小于0.1 cm-1。我们发现,原子电负性差与杂原子碱金属二聚体的永久偶极矩之间的相关性并不完美。采用B样条基组方法求解振动薛定谔方程,得到振动能和波函数。计算了各振动态之间的跃迁偶极矩、爱因斯坦系数和振动态的寿命。我们分析了振动态的衰减率的自发发射,受激发射和吸收诱导的黑体辐射。在所有研究的杂原子碱金属二聚体中,基态振动态的寿命比任何激发态都长。
2014-01-22 physics.atom-ph physics.chem-ph
Accurate determination of the electric dipole matrix elements, lifetimes, polarizabilities and light-shift ratios in Ba+ and Ra+
本文用相对论耦合团簇理论计算了钡(Ba $^+$)和镭(Ra $^+$)的电偶极矩阵元。矩阵元素的Ba $^+$被用来确定最近的实验上进行的两个不同的波长的光移比。通过结合测量的光移比和我们的计算,我们能够估计可能的误差与所使用的矩阵元素在Ba $^+$。静态极化率的低位状态和第一激发P-状态的寿命也确定使用这些矩阵元素在Ba $^+$。一个类似的方法已经被用来估计Ra $^+$的寿命和光移比。
2008-09-30 physics.atom-ph physics.chem-ph
Coumarin Dyes for Dye-Sensitized Solar Cells - A Long-Range-Corrected Density Functional Study
用长程校正(LC)泛函研究了一系列香豆素太阳能电池染料的激发态性质,该泛函渐近地包含Hartree-Fock交换。使用含时密度泛函理论(TDDFT),我们计算的激发能,振子强度,激发态的偶极矩在每一个染料的距离分离参数,μ的函数。要调查的可接受范围的亩和评估质量的LC-TDDFT形式主义,LC-BLYP激发能和近似耦合集群单打和双打(CC 2)计算之间进行了广泛的比较。当使用适当的优化值的μ,我们发现,LC技术提供了一个一致的图片的电荷转移激发作为分子大小的函数。相比之下,我们发现,广泛使用的B3 LYP混合功能严重高估激发态偶极矩和低估垂直激发能,特别是对于较大的染料分子。本研究的结果强调了TDDFT中长程交换修正对于研究太阳能电池染料激发态性质的重要性。
2010-04-24 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus physics.chem-ph