凝聚相振动谱近似量子动力学模拟方法的一致性研究

Mariana Rossi; Hanchao Liu; Francesco Paesani; Joel Bowman; Michele Ceriotti

doi:10.1063/1.4901214

凝聚相振动谱近似量子动力学模拟方法的一致性研究

化学物理 2015-06-23 v2 材料科学

作者: Mariana Rossi , Hanchao Liu , Francesco Paesani , Joel Bowman , Michele Ceriotti

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摘要

在凝聚相中将量子力学效应纳入原子核动力学具有挑战性，因为精确方法的复杂度随量子自由度数呈指数增长。规避这些限制的努力可归结为两种途径：一种是用严格的量子力学处理一小部分自由度，将其余系统视为静态或经典环境；另一种是对整个系统进行量子力学处理，但使用近似动力学。在此，我们对这两种描述振动光谱中量子效应的理念进行了系统比较，选取嵌入局部单体 (LMon) 模型和混合量子 - 经典 (MQC) 模型作为第一类方法的代表，选取质心分子动力学 (CMD) 和控温环聚合物分子动力学 (TRPMD) 作为后者的实例。我们以掺杂 HOD 的 D $_2$ O 和纯 H $_2$ O 为基准，在三个不同的热力学状态点（150K 的冰 Ih，以及 300K 和 600K 的液态水）下进行测试，采用简单的 q-TIP4P/F 势能面和偶极矩面进行建模。除少数例外情况外，不同技术得出的红外吸收频率在几十 cm $^{-1}$ 范围内彼此一致。与经典分子动力学的比较证明了直至最高温度下原子核量子效应的重要性，而对各种方法之间差异的详细讨论使我们能够对支撑这些方法的截然不同的近似所产生的影响得出一些（间接的）结论。这种根本不同方法之间的交叉验证可能指明了进一步改进凝聚相量子动力学模拟现状的方向。

关键词

量子动力学模拟振动谱凝聚相嵌入局部单体混合量子 - 经典质心分子动力学控温环聚合物分子动力学原子核量子效应

引用

@article{arxiv.1410.7571,
  title  = {On the Consistency of Approximate Quantum Dynamics Simulation Methods for Vibrational Spectra in the Condensed Phase},
  author = {Mariana Rossi and Hanchao Liu and Francesco Paesani and Joel Bowman and Michele Ceriotti},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1410.7571},
  year   = {2015}
}

备注

Bundled together with the Supporting Materials

凝聚相振动谱近似量子动力学模拟方法的一致性研究

摘要

关键词

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