價鍵理論的軌道最佳化方法發展及XMVB程式開發

《價鍵理論的軌道最佳化方法發展及XMVB程式開發》是依託廈門大學，由應富鳴擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：價鍵理論的軌道最佳化方法發展及XMVB程式開發
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：應富鳴
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

隨著計算體系越來越複雜，現有的價鍵自洽場計算的最佳化效率和收斂性明顯下降，出現收斂困難或收斂到錯誤的態的可能性大大增加。本項目致力於發展新的基於價鍵理論的軌道最佳化方法。該方法基於Newton-Raphson方法和近似Hessian矩陣，能顯著提高現有的價鍵自洽場（VBSCF）最佳化過程的效率和穩定性，使價鍵方法能套用於更大更複雜的體系。同時，本項目還將開發價鍵程式XMVB的圖形界面工具，使XMVB更易於初學者使用，人機互動更友好。

結題摘要

本項目立足於現代價鍵理論方法和從頭算價鍵程式XMVB，針對XMVB在複雜體系下計算效率不高、耗時相對較長的問題，擬發展新的價鍵算法，並通過並行化提升XMVB的計算能力和結果精度。同時，項目擬通過開發圖形界面程式的方法，幫助用戶簡化輸入檔案的準備，並將軌道和價鍵結構可視化，提升XMVB的易用性和用戶友好性。 本項目自開展以來，發展了價鍵密度泛函方法hc-DFVB和λ-DFVB。hc-DFVB方法克服了傳統多組態密度泛函方法在電子相關上的重複計算問題，具有大小一致性，計算代價小，計算精度高的優點，λ-DFVB通過引入可變參數λ，進一步提升了計算的精度，計算量更小。hc-DFVB的成果已發表在J. Chem. Theor. Comput. 上，λ-DFVB已投稿至 J. Chem. Theor. Comput.。 在程式開放方面，本項目利用OpenMP開發了並行化的XMVB。測試計算表明，XMVB在10核以內的加速比為線性，加速情況良好。我們於2017年基於並行化的XMVB推出了XMVB 3.0，通過新算法的引入，結合併行技術實現了（18，18）以上超大活性空間和大基組下的多組態計算，用戶使用後反響良好。另一方面，我們通過跨平台圖形界面框架wxWidgets工具實現了XMVB-GUI軟體。該軟體可以穩定運行於Windows和Mac OS X平台，提供輸入檔案的準備，以及軌道和結構的可視化。該軟體是國際上第一款3D可視化價鍵結構的軟體，目前已開放下載。