СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ СОЕДИНЕНИЙ ТЯЖЕЛЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

Титов А.В., Мосягин Н.С.

Петербургский институт ядерной физики

В докладе обсуждаются методы, которые активно используются в последние годы для расчета электронной структуры и физико-химических свойств молекул, содержащих тяжелые атомы. Основное внимание уделяется методам, которые позволяют добиваться очень высокой точности расчетадля низколежащих электронных состояний при умеренных требованиях к вычислительным ресурсам.

Расчеты молекул с тяжелыми атомами со столь высокой точностью как несколькосотен обратных сантиметров для энергий возбуждения и диссоциации являютсячрезвычайно трудоемкими. Необходимо использовать последние теоретические и программные разработки на следующих основных этапах расчета: а) выбор эффективного зависящего от спина гамильтониана, б) оптимизация базисного набора, в) учет межэлектронных корреляций. Для минимизации вычислительных затрат при расчете свойств с заданной высокой точностью важно добиться эквивалентного (сбалансированного) уровня точности на каждом из этих этапов, причем наиболее экономичным образом.

Из эффективных гамильтонианов следует в первую очередь отметить гамильтониан Дирака-Кулона(-Брейта), приближение Дугласа-Кролла и метод Релятивистского Эффективного Потенциала Остова (РЭПО).

Атомный базис должен быть с одной стороны достаточно компактным, для того чтобы расчет был экономичным, а с другой стороны - весьма большим, чтобы точность была высокой. Эти два противо-речивых требования приводят к необходимости тщательной оптимизации базисных наборов для прецизионных молекулярных расчетов.

Для расчетов корреляционной структуры соединений тяжелых атомов наиболее эффективными из современных методов являются метод Релятивистских Связанных Кластеров (РСК) и метод Конфигурационного Взаимодействия на Мульти-Ссылочных состояниях с однократными и Двукратными возбуждениями (МСД-КВ). Эти два подхода хорошо дополняют друг друга в смысле оптимальных областей их применения. Метод РСК позволяет наилучшим образом описывать динамические корреляции, а метод МСД-КВ, в свою очередь, оптимален для описания нединамических корреляций в валентной области.