基于嵌入多体展开的水团簇与冰结构能量基准
材料科学
2015-06-16 v1 化学物理
摘要
我们展示了如何利用嵌入多体展开（EMBE）结合基于波函数的方法，计算水团簇和冰结构的精确\emph{ab initio}能量。我们采用了 Bygrave \emph{et al.} (J. Chem. Phys. \textbf{137}, 164102 (2012)) 近期描述的 EMBE 方法，其中展开项是通过对单体、二聚体等进行计算获得的，这些单体和二聚体受到系统中所有其他分子产生的近似嵌入场的作用，该场是库仑场与交换排斥场之和。我们的策略是将系统总能量分离为 Hartree-Fock 部分和相关能部分，仅对相关能使用 EMBE，而 Hartree-Fock 能量则对团簇采用标准分子量子化学方法、对晶体采用平面波方法进行计算。我们对一系列不同水团簇（直至 16 聚体）的测试表明，对于二阶 M\o{}ller-Plesset (MP2) 方法，截断至二体水平的 EMBE 所复现的相关能与标准方法结果的偏差优于 0.1 m/单体。文中还讨论了使用 EMBE 计算团簇耦合簇能量的问题。对于冰结构 Ih、II 和 VIII，我们发现接近完备基组极限的 MP2 能量能很好地复现绝对和相对结合能的实验值，但要完整描述多体相关（非加和色散），必须使用耦合簇方法。最后提出了 EMBE 方法可能的未来应用。
引用
@article{arxiv.1307.3767,
title = {Energy benchmarks for water clusters and ice structures from an embedded many-body expansion},
author = {M. J. Gillan and D. Alfe and P. J. Bygrave and C. R. Taylor and F. R. Manby},
journal= {arXiv preprint arXiv:1307.3767},
year = {2015}
}