微分電子問題を解くことで密度関数の境界を押し広げること
James Kirkpatrick1, Brendan McMorrow1, David H P Turban1
1DeepMind, 6 Pancras Square, London N1C 4AG, UK.
研究者は,密度関数理論における体系的なエラーを克服するために,ニューラルネットワークベースの新しい関数 DM21 を開発しました. この高度な量子化学のツールは 複雑な分子システムを正確にモデル化し 正確な普遍的な機能への道を提供します
科学分野:
- 量子化学について
- コンピュータ材料科学
- 科学における人工知能
背景:
- 密度関数理論 (DFT) は,物質の量子力学的性質を記述する上で極めて重要です.
- 既存のDFT近似は,正確な機能特性の違反による体系的なエラーを含んでいます.
- これらの誤差は,様々な化学および材料システムの DFT の精度を制限します.
研究 の 目的:
- 伝統的な密度関数理論の近似の基本的制限を克服する.
- 微分電荷とスピンを有するシステムを正確に記述する 新しい機能を開発する.
- 量子力学的計算のための正確な普遍的な機能への道を確立する.
主な方法:
- 分子データでニューラルネットワークを 訓練する
- 訓練中に小数の電荷とスピンを持つ架空のシステムを組み込む.
- ニューラルネットワークの出力に基づくDM21 (ディープマインド21) の機能開発.
主要な成果:
- DM21は,メイングループの原子と分子に対するベンチマークにおいて,従来の機能よりも優れたパフォーマンスを示しています.
- 新しい機能は,水素連鎖,充電されたDNA塩基対,およびダイラジカル移行状態を含む,挑戦的なシステムを正確にモデル化します.
- DM21は人工的な電荷移転と強い相関現象を正しく記述しています.
結論:
- DM21の機能は密度関数理論の重要な進歩を表しています.
- データを駆動した 制約に基づく方法論は 正確な普遍的な機能への 実行可能な経路を提供します
- このアプローチは,幅広い量子化学および材料科学の応用において,より高い精度を約束します.
さらに関連する動画
12:11Computation of Atmospheric Concentrations of Molecular Clusters from ab initio Thermochemistry
Published on: April 8, 2020
10:52Multiscale Sampling of a Heterogeneous Water/Metal Catalyst Interface using Density Functional Theory and Force-Field Molecular Dynamics
Published on: April 12, 2019
関連する概念動画
The Quantum-Mechanical Model of an Atom
Crystal Field Theory - Tetrahedral and Square Planar Complexes
Crystal field theory (CFT) is applicable to molecules in geometries other than octahedral. In octahedral complexes, the lobes of the dx2−y2 and dz2 orbitals point directly at the ligands. For tetrahedral complexes, the d orbitals remain in place, but with only four ligands located between the axes. None of the orbitals points directly at the tetrahedral ligands. However, the dx2−y2 and dz2 orbitals (along the Cartesian axes) overlap with the ligands less than the dxy,...
The Uncertainty Principle
Crystal Field Theory - Octahedral Complexes
To explain the observed behavior of transition metal complexes (such as colors), a model involving electrostatic interactions between the electrons from the ligands and the electrons in the unhybridized d orbitals of the central metal atom has been developed. This electrostatic model is crystal field theory (CFT). It helps to understand, interpret, and predict the colors, magnetic behavior, and some structures of coordination compounds of transition metals.
CFT focuses on...
Atomic Orbitals
The Energies of Atomic Orbitals
