Vývoj a aplikace kvantově chemických výpočetních metod pro silně korelované a relativistické molekulové systémy

• Název práce v češtině: Vývoj a aplikace kvantově chemických výpočetních metod pro silně korelované a relativistické molekulové systémy
• Název v anglickém jazyce: Development and application of quantum chemical computational methods for strongly correlated and relativistic molecular systems
• Klíčová slova: elektronová korelace|Slaterův determinant|DFT metody|matice hustoty|korelační efekty
• Klíčová slova anglicky: electron correlation|Slater determinant|DFT methods|density matrix|correlation effects
• Akademický rok vypsání: 2024/2025
• Typ práce: disertační práce
• Ústav: Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v.v.i. (32-UFCHAV)
• Vedoucí / školitel: doc. Dr. rer. nat. Jiří Pittner, DSc.

Zásady pro vypracování

Bude upřesněno, podrobnější informace [e-mail]

Seznam odborné literatury

J. Phys. Chem. Lett. 7, 4072 (2016),
https://arxiv.org/abs/2001.05352
https://arxiv.org/abs/1907.13466

Předběžná náplň práce

Efektem zásadního významu pro přesnost kvantově-chemických výpočtů je elektronová korelace. V situacích, kdy vlnové funkci dominuje jeden Slaterův determinant, byl problém jeho popisu v podstatě vyřešen metodami sdružených klastrů, nebo pro větší molekuly s menší přesností metodami DFT. Nicméně v mnoha systémech existuje několik (nebo mnoho) Slaterových determinantů s velkým podílem na vlnových funkcích a v takových situacích tyto metody selhávají. Takové systémy lze kvalitativně ošetřit metodou renormalizačních grup matice hustoty, která však nedokáže zachytit všechny korelační efekty (vč. tzv. dynamické korelace). Za tímto účelem jsme nedávno navrhli kombinaci DMRG s metodami spojených klastrů a implementovali ji pro základní stav Schroedingerových a Dirac-Coulombových molekulárních hamiltoniánů. V této práci plánujeme tuto metodu rozšířit na excitované stavy a také ji zobecnit pro situace s mnoha stejně přispívajícími Slaterovými determinanty.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

An effect of crucial importance for the accuracy of quantum chemical computations is the electron correlation. In situations where a single Slater determinant dominates the wave function, the problem of its description has been essentially solved by coupled cluster methods, or for larger molecules with less accuracy by DFT methods. However, in many systems there are several (or many) Slater determinants with a large contribution to the wave functions and in such situations these methods fail. Qualitatively such systems can be treated by the density matrix renormalization group method, which is nevertheless unable to capture all correlation effects (incl. So-called dynamic correlation). For this purpose, we recently proposed a combination of DMRG with coupled cluster methods and implemented it for the ground state of the Schroedinger and Dirac-Coulomb molecular Hamiltonians. We plan to extend the method to excited states and also generalize it to situations with many equally contributing Slater determinants.