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使用伦敦轨道在强磁场中进行非微扰从头计算。

Nonperturbative ab initio calculations in strong magnetic fields using London orbitals.

作者信息

Tellgren Erik I, Soncini Alessandro, Helgaker Trygve

机构信息

Centre for Theoretical and Computational Chemistry, University of Oslo, P.O. Box 1033 Blindern, N-0315 Oslo, Norway.

出版信息

J Chem Phys. 2008 Oct 21;129(15):154114. doi: 10.1063/1.2996525.

DOI:10.1063/1.2996525
PMID:19045183
Abstract

A self-consistent field (SCF) London-orbital computational scheme to perform gauge-origin independent nonperturbative calculations for molecules in strong magnetic fields is presented. The crucial difference in the proposed approach with respect to common-origin finite-field SCF implementations consists in the evaluation of molecular integrals over the field-dependent molecular basis functions, which is tantamount to computing molecular integrals in a hybrid Gaussian and plane-wave basis set. The implementation of a McMurchie-Davidson scheme for the calculation of the molecular integrals over London orbitals is discussed, and preliminary applications of the newly developed code to the calculation of fourth-rank hypermagnetizabilities for a set of small molecules, benzene, and cyclobutadiene are presented. The nonperturbative approach is particularly useful for studying the highly nonlinear response of paramagnetic closed-shell systems such as boron monohydride, or the pi-electron response of cyclobutadiene.

摘要

提出了一种自洽场(SCF)伦敦轨道计算方案,用于对强磁场中的分子进行与规范原点无关的非微扰计算。所提出的方法与普通原点有限场SCF实现的关键区别在于对依赖于场的分子基函数进行分子积分的评估,这等同于在混合高斯和平坦波基组中计算分子积分。讨论了用于计算伦敦轨道上分子积分的McMurchie-Davidson方案的实现,并展示了新开发代码对一组小分子、苯和环丁二烯的四阶超磁化率计算的初步应用。这种非微扰方法对于研究顺磁闭壳系统(如氢化硼)的高度非线性响应或环丁二烯的π电子响应特别有用。

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