Uma avaliação dos efeitos da contração e descontração de funções de base gaussianas em cálculos quânticos de estrutura eletrônica
João Pedro Perassoli Cordeiro
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP C811a
[A review of the effects of contraction and decontraction of gaussian basis functions in quantum eletronic structure calculations]
Campinas, SP : [s.n.], 2024.
1 recurso online (43 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Rogério Custodio
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Instituto de Química
Resumo: No passado, cálculos quânticos computacionais passaram a usar funções de base gaussiana (GTO – Gaussian-Type Orbital) como alternativa às funções de Slater (STO – Slater-Type Orbital), o que aumentou um problema computacional de armazenamento em disco devido ao maior número de integrais a...
Ver mais
Resumo: No passado, cálculos quânticos computacionais passaram a usar funções de base gaussiana (GTO – Gaussian-Type Orbital) como alternativa às funções de Slater (STO – Slater-Type Orbital), o que aumentou um problema computacional de armazenamento em disco devido ao maior número de integrais a serem armazenadas e as limitações tecnológicas da época. A solução encontrada e que se perpetua até hoje foi o uso das funções gaussianas contraídas (CGTO – Contracted gaussian-type orbital). O problema é que a contração busca a redução do custo computacional, sacrificando a flexibilidade da função de base descontraída e, consequentemente, a qualidade das propriedades calculadas. No entanto, com o avanço da tecnologia não se têm mais as limitações da época, o que sugere o desuso das CGTOs em favor de suas versões descontraídas. No presente trabalho, os conjuntos de base de Dunning e de Pople foram descontraídos e tiveram seus desempenhos computacionais e de acurácia avaliados com os programas ORCA e GAUSSIAN/09. O tempo de CPU em ambos os conjuntos de base descontraídos no nível Hartree-Fock para single-point não apresentou melhora significativa. Para propriedades fundamentais como comprimento de ligação e momento de dipolo, a descontração levou a resultados idênticos ou ligeiramente superiores. Em relação à entalpia padrão de formação em fase gasosa para 500 moléculas, os resultados foram extremamente promissores. A descontração da função aug-cc-pVDZ reduziu o erro médio absoluto em 7,34 kcal/mol, se aproximando dos resultados da aug-cc-pVTZ e indicando que propriedades mais complexas serão beneficiadas com a descontração
Ver menos
Abstract: In the past, computational quantum calculations started using Gaussian-type orbital (GTO) basis functions as an alternative to Slater-type orbital (STO) basis functions. This shift increased a computational storage problem due to the higher number of integrals that needed to be stored and...
Ver mais
Abstract: In the past, computational quantum calculations started using Gaussian-type orbital (GTO) basis functions as an alternative to Slater-type orbital (STO) basis functions. This shift increased a computational storage problem due to the higher number of integrals that needed to be stored and the technological limitations of the time. The solution that was found and continues to be used today was the use of contracted Gaussian-type orbital (CGTO) functions. The problem is that contraction aims to reduce computational cost, sacrificing the flexibility of the decontracted basis function and, consequently, the quality of the calculated properties. However, with technological advancements, the limitations of that era no longer exist, suggesting the disuse of CGTOs in favor of their decontracted versions. In this study, Dunning and Pople basis sets were decontracted and their computational performance and accuracy were evaluated using the ORCA and GAUSSIAN/09 programs. The CPU time for both decontracted basis sets at the Hartree-Fock level for single-point calculations did not show improvement or significant improvement. For fundamental properties such as bond length and dipole moment, decontracting led to identical or slightly superior results. Regarding the standard enthalpy of formation in the gas phase for 500 molecules, the results were extremely promising. Decontracting the aug-cc-pVDZ function reduced the mean absolute error by 7.34 kcal/mol, approaching the aug-cc-pVTZ results and indicating that more complex properties will benefit from decontracting
Ver menos
Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
Aberto
Uma avaliação dos efeitos da contração e descontração de funções de base gaussianas em cálculos quânticos de estrutura eletrônica
João Pedro Perassoli Cordeiro
Uma avaliação dos efeitos da contração e descontração de funções de base gaussianas em cálculos quânticos de estrutura eletrônica
João Pedro Perassoli Cordeiro