• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

大规模复杂体系中多体范德华相互作用的随机评估。

Stochastic Evaluation of Many-Body van der Waals Energies in Large Complex Systems.

机构信息

LCT, UMR 7616 CNRS, Sorbonne Université, Paris 75052, France.

IP2CT, FR 2622 CNRS, Sorbonne Université, Paris 75005, France.

出版信息

J Chem Theory Comput. 2022 Mar 8;18(3):1633-1645. doi: 10.1021/acs.jctc.1c01291. Epub 2022 Feb 8.

DOI:10.1021/acs.jctc.1c01291
PMID:35133157
Abstract

We propose a new strategy to solve the key equations of the many-body dispersion (MBD) model by Tkatchenko, DiStasio Jr., and Ambrosetti. Our approach overcomes the original computational complexity that limits its applicability to large molecular systems within the context of density functional theory. First, to generate the required frequency-dependent screened polarizabilities, we introduce an efficient solution to the Dyson-like self-consistent screening equations. The scheme reduces the number of variables and, coupled to a direct inversion of the iterative subspace extrapolation, exhibits linear-scaling performances. Second, we apply a stochastic Lanczos trace estimator resolution to the equations evaluating the many-body interaction energy of coupled quantum harmonic oscillators. While scaling linearly, it also enables communication-free pleasingly parallel implementations. As the resulting stochastic massively parallel MBD approach is found to exhibit minimal memory requirements, it opens up the possibility of computing accurate many-body van der Waals interactions of millions-atoms' complex materials and solvated biosystems with computational times in the range of minutes.

摘要

我们提出了一种新策略,通过 Tkatchenko、DiStasio Jr. 和 Ambrosetti 的多体色散 (MBD) 模型来解决关键方程。我们的方法克服了原始计算复杂性,限制了其在密度泛函理论框架内应用于大型分子系统的适用性。首先,为了生成所需的频率相关屏蔽极化率,我们引入了一种有效解决方案,用于处理类似 Dyson 的自洽屏蔽方程。该方案减少了变量的数量,并与迭代子空间外推的直接反转相结合,具有线性比例性能。其次,我们应用随机 Lanczos 迹估计分辨率来解决耦合量子谐振子的多体相互作用能量方程。虽然它呈线性扩展,但也可以实现无通信的愉快并行实现。由于所得到的随机大规模并行 MBD 方法被发现具有最小的内存需求,因此它为计算具有数百万原子的复杂材料和溶剂化生物系统的精确多体范德华相互作用提供了可能性,计算时间在几分钟范围内。

相似文献

1
Stochastic Evaluation of Many-Body van der Waals Energies in Large Complex Systems.大规模复杂体系中多体范德华相互作用的随机评估。
J Chem Theory Comput. 2022 Mar 8;18(3):1633-1645. doi: 10.1021/acs.jctc.1c01291. Epub 2022 Feb 8.
2
Many-body van der Waals interactions in molecules and condensed matter.分子与凝聚态物质中的多体范德华相互作用。
J Phys Condens Matter. 2014 May 28;26(21):213202. doi: 10.1088/0953-8984/26/21/213202. Epub 2014 May 8.
3
Accurate and efficient method for many-body van der Waals interactions.多体范德华相互作用的精确高效方法。
Phys Rev Lett. 2012 Jun 8;108(23):236402. doi: 10.1103/PhysRevLett.108.236402. Epub 2012 Jun 7.
4
Accurate Deep Learning-Aided Density-Free Strategy for Many-Body Dispersion-Corrected Density Functional Theory.基于深度学习的无密度泛函多体色散校正密度泛函理论精确方法。
J Phys Chem Lett. 2022 May 19;13(19):4381-4388. doi: 10.1021/acs.jpclett.2c00936. Epub 2022 May 11.
5
Analytical nuclear gradients for the range-separated many-body dispersion model of noncovalent interactions.非共价相互作用的范围分离多体色散模型的分析核梯度
Chem Sci. 2016 Mar 1;7(3):1712-1728. doi: 10.1039/c5sc03234b. Epub 2015 Oct 27.
6
Many-body dispersion effects in the binding of adsorbates on metal surfaces.吸附质在金属表面结合中的多体色散效应。
J Chem Phys. 2015 Sep 14;143(10):102808. doi: 10.1063/1.4922688.
7
Toward a Reliable Description of the Lattice Vibrations in Organic Molecular Crystals: The Impact of van der Waals Interactions.实现对有机分子晶体晶格振动的可靠描述:范德华相互作用的影响。
J Chem Theory Comput. 2018 Aug 14;14(8):4380-4390. doi: 10.1021/acs.jctc.8b00484. Epub 2018 Aug 2.
8
Computing van der Waals energies in the context of the rotamer approximation.在旋转异构体近似的背景下计算范德华能。
Proteins. 2007 Sep 1;68(4):863-78. doi: 10.1002/prot.21470.
9
libMBD: A general-purpose package for scalable quantum many-body dispersion calculations.libMBD:用于可扩展量子多体色散计算的通用软件包。
J Chem Phys. 2023 Nov 7;159(17). doi: 10.1063/5.0170972.
10
Many-body dispersion in model systems and the sensitivity of self-consistent screening.多体散射在模型系统中的表现与自洽屏蔽的灵敏度。
J Chem Phys. 2023 May 28;158(20). doi: 10.1063/5.0142465.

引用本文的文献

1
Second quantization of many-body dispersion interactions for chemical and biological systems.化学和生物系统多体色散相互作用的二次量子化
Nat Commun. 2023 Dec 12;14(1):8218. doi: 10.1038/s41467-023-43785-z.
2
Universal Pairwise Interatomic van der Waals Potentials Based on Quantum Drude Oscillators.基于量子德鲁德振荡器的通用成对原子间范德华势
J Chem Theory Comput. 2023 Nov 14;19(21):7895-7907. doi: 10.1021/acs.jctc.3c00797. Epub 2023 Oct 24.
3
Optimized Quantum Drude Oscillators for Atomic and Molecular Response Properties.
优化量子德劳德振荡器的原子和分子响应特性。
J Phys Chem Lett. 2023 Jul 13;14(27):6217-6223. doi: 10.1021/acs.jpclett.3c01221. Epub 2023 Jun 29.
4
Scalable hybrid deep neural networks/polarizable potentials biomolecular simulations including long-range effects.可扩展的混合深度神经网络/可极化势生物分子模拟,包括长程效应。
Chem Sci. 2023 Apr 4;14(20):5438-5452. doi: 10.1039/d2sc04815a. eCollection 2023 May 24.
5
Generalized Many-Body Dispersion Correction through Random-Phase Approximation for Chemically Accurate Density Functional Theory.通过随机相位近似实现化学准确密度泛函理论的广义多体色散校正。
J Phys Chem Lett. 2023 Feb 16;14(6):1609-1617. doi: 10.1021/acs.jpclett.2c03722. Epub 2023 Feb 7.
6
A Hybrid Machine Learning Approach for Structure Stability Prediction in Molecular Co-crystal Screenings.一种用于分子共晶筛选中结构稳定性预测的混合机器学习方法。
J Chem Theory Comput. 2022 Jul 12;18(7):4586-4593. doi: 10.1021/acs.jctc.2c00343. Epub 2022 Jun 16.
7
Development of the Quantum-Inspired SIBFA Many-Body Polarizable Force Field: Enabling Condensed-Phase Molecular Dynamics Simulations.基于量子启发的 SIBFA 多体极化力场的开发:实现凝聚相分子动力学模拟。
J Chem Theory Comput. 2022 Jun 14;18(6):3607-3621. doi: 10.1021/acs.jctc.2c00029. Epub 2022 May 16.