核-电子轨道框架下基于延拓拉格朗日的分子动力学
化学物理
2026-03-19 v1
摘要
质子转移是许多化学过程的核心。质子转移动力学的模拟需要包含核量子效应，如零点能、核局域化和隧穿。本文我们在核-电子轨道 (NEO) 框架内提出方法，其中指定原子核在与电子相同水平上被量子化，用于模拟质子转移动力学。具体而言，使用 NEO 密度泛函理论将转移质子量子化，其他原子核在绝热 vibronic 基态表面上进行经典演化。我们构建 NEO 延拓拉格朗日分子动力学 (NEO-ELMD) 方法以包含核基函数中心的运动。引入密度矩阵外推和净化作为加速 NEO 自洽场程序在每个时间步的方法，以减少所需的迭代次数。我们通过与相关动力学方法进行比较，证明了 NEO-ELMD 在对甲酰胺中内氢质子转移的忠实性和效率。我们还使用这些加速技术模拟了更大型的苯啶胺-酚系统中非平衡单质子和双质子转移动力学。该工作为在 NEO-DFT 框架内高效模拟质子转移动力学提供了基础，同时纳入了绝热 vibronic 状态之间的非绝对化效应。
关键词
引用
@article{arxiv.2603.16990,
title = {Extended Lagrangian molecular dynamics on vibronic surfaces in the nuclear-electronic orbital framework},
author = {Joseph A. Dickinson and Mathew Chow and Eno Paenurk and Sharon Hammes-Schiffer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.16990},
year = {2026}
}