Development of local Coupled Cluster response methods for properties and analytic gradients of excited states in extended molecular systems

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Date:	19 January 2015
Referee:	Prof. Dr. Martin Schütz
Date of exam:	28 March 2014
Institutions:	Chemistry and Pharmacy > Institut für Physikalische und Theoretische Chemie > Research Group Theoretical Chemistry > Prof. Dr. Martin Schütz
Keywords:	lokale Korrelationsmethoden, Coupled Cluster, CC2, Gradient, angeregte Zustände
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 540 Chemistry & allied sciences
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	29786

Abstract (English)

Analytic energy gradients and orbital-relaxed properties for excited states in extended molecular systems were developed based on the local CC2 response method LT-DF-LCC2, and implemented into the MOLPRO program package. The method employs local approximations and the density fitting approximation to reduce the computational cost. Moreover, Laplace transformation is used to partition the ...

Abstract (English)

Analytic energy gradients and orbital-relaxed properties for excited states in extended molecular systems were developed based on the local CC2 response method LT-DF-LCC2, and implemented into the MOLPRO program package.
The method employs local approximations and the density fitting approximation to reduce the computational cost. Moreover, Laplace transformation is used to partition the occuring eigenvalue equation systems containing the Jacobian in order to enable multistate calculations and state-specific local approximations. Both the gradient for geometry optimizations and the molecular properties at particular geometries help to understand and predict the photophysical behaviour, which plays a crucial role for various applications.
Details of the implementation are discussed and test calculations confirm the accuracy of the method. Illustrative application examples demonstrate the efficiency of the implementation, which enables calculations for large molecules.

Translation of the abstract (German)

Analytische Energiegradienten für Geometrieoptimierungen und orbital-relaxierte Eigenschaften wurden basierend auf der lokalen LT-DF-LCC2 Responsemethode entwickelt und sowohl für den Grundzustand als auch für elektronisch angeregte Singulett- und Triplett-Zustände in das Quantenchemieprogramm MOLPRO implementiert. Die Methode bedient sich verschiedener Ansätze, um den Rechenaufwand zu senken, ...

Translation of the abstract (German)

Analytische Energiegradienten für Geometrieoptimierungen und orbital-relaxierte Eigenschaften wurden basierend auf der lokalen LT-DF-LCC2 Responsemethode entwickelt und sowohl für den Grundzustand als auch für elektronisch angeregte Singulett- und Triplett-Zustände in das Quantenchemieprogramm MOLPRO implementiert.
Die Methode bedient sich verschiedener Ansätze, um den Rechenaufwand zu senken, zum einen der Dichtefitting-Näherung und zum anderen der Einführung von lokalen Näherungen. Darüber hinaus wird die Laplacetransformation zur Partitionierung der auftretenden Eigenwertgleichungen, welche die Jakobi-Matrix beinhalten, benutzt, wodurch multistate Rechnungen und adaptive, zustandsspezifische lokale Näherungen ermöglicht werden. Sowohl die Gradienten für Geometrieoptimierungen als auch die Eigenschaften der Moleküle in bestimmten Geometrien tragen zur Interpretation und Vorhersage des photophysikalischen Verhaltens von Molekülen bei, welches eine zentrale Rolle für verschiedenste Anwendungen spielt.
Details der Implementierung werden diskutiert und Testrechnungen bestätigen die Genauigkeit der Methode. Anschauliche Anwendungsbeispiele verdeutlichen darüber hinaus die Anwendbarkeit der Methode auf große Moleküle.

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