密度行列繰り込み群法によるポラリトン化学(Polaritonic Chemistry with the Density Matrix Renormalization Group Method)

2024-12-10 パシフィック・ノースウェスト国立研究所(PNNL)

ポラリトニック化学は、光と物質の相互作用を利用して化学反応を制御する新たな分野です。しかし、複雑な分子系における光と物質の相互作用を正確に解析することは困難でした。これに対し、密度行列繰り込み群(DMRG)法は、多体量子系の基底状態を精密に求める数値的解析法として知られています。この手法をポラリトニック化学に応用することで、光と物質の相互作用をより詳細に理解し、新たな化学反応の設計や光エネルギーの効率的な利用が期待されています。

<関連情報>

密度行列繰り込み群法を用いたポラリトン化学 Polaritonic Chemistry Using the Density Matrix Renormalization Group Method

Mikuláš Matoušek,Nam Vu,Niranjan Govind,Jonathan J. Foley IV,and Libor Veis,,
Journal of Chemical Theory and Computation  Published: October 23, 2024
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.jctc.4c00986

Abstract

密度行列繰り込み群法によるポラリトン化学(Polaritonic Chemistry with the Density Matrix Renormalization Group Method)

The emerging field of polaritonic chemistry explores the behavior of molecules under strong coupling with cavity modes. Despite recent developments in ab initio polaritonic methods for simulating polaritonic chemistry under electronic strong coupling, their capabilities are limited, especially in cases where the molecule also features strong electronic correlation. To bridge this gap, we have developed a novel method for cavity QED calculations utilizing the Density Matrix Renormalization Group (DMRG) algorithm in conjunction with the Pauli–Fierz Hamiltonian. Our approach is applied to investigate the effect of the cavity on the S0–S1 transition of n-oligoacenes, with n ranging from 2 to 5, encompassing 22 fully correlated π orbitals in the largest pentacene molecule. Our findings indicate that the influence of the cavity intensifies with larger acenes. Additionally, we demonstrate that, unlike the full determinantal representation, DMRG efficiently optimizes and eliminates excess photonic degrees of freedom, resulting in an asymptotically constant computational cost as the photonic basis increases.

0500化学一般
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました