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Complejidad de computación los integrales con mayor ímpetu angular

Estoy bastante familiarizado con Hartree Fock teoría. Sin embargo, la escritura en el programa es completamente distinta a la tarea, y que es donde tengo un par de preguntas.

Escribí un HF rutina en Python hace un par de años. Se trata de un ultra-mínimo base: sólo uno de gauss por dos átomos de hidrógeno por cada uno. Energía cinética término fue bastante simple, por lo que fueron la 1-e términos. De Coulomb y de intercambio integrales son difíciles, que involucró la evaluación de un fer. Ahora, mi pregunta es, si me incluyen mayor momento angular de funciones de base (p,d,f,g funciones de tipo), ¿qué sucede? Es difícil evaluar el J y K integrales debido a la complejidad matemática? O algo más? Alguien puede dar a las matemáticas que hay detrás de esto y explicar por qué es difícil evaluar?

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Chad Cooper Puntos 131

Parece que las integrales que son difíciles son los dos electrones de la repulsión de las integrales. Existe una relación recursiva que puede convertir integrales con alto momento angular funciones en las integrales con sólo s-tipo de funciones. Se refieren a esta conferencia para más detalles. https://ia601001.us.archive.org/9/items/Justin_T_Fermann_and_Edward_F_Valeev__Lecture_notes_on_evaluation_of_molecular_integrals/ints.pdf

Consulte los siguientes artículos para obtener más detalles acerca de estas relaciones de recurrencia:

M. Cabeza de Gordon y J. Pople, J. Chem. Phys. 89, 5777 (1988)

S. Obara y A. Saika, J. Chem. Phys. 84, 3963 (1986)

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Traveller Puntos 31

La informática se superponen, cinética, electrón-núcleo de atracción y la repulsión electrón-electrón integrales es posible, incluso para Cartesiano gaussianas de mayor momento angular. Hay fórmulas analíticas que le da la solución de estas integrales. En particular, usted puede encontrarlos en Cocinar el libro [1] (prestar atención al hecho de que el electrón-electrón fórmula está mal!).

Estas fórmulas son muy sencillos de implementar (aparte de en el cálculo de los Chicos de la función, que puede ser escrito como una función Gamma incompleta, por lo que usted puede retransmitir en alguna biblioteca), pero son muy ineficientes. Sólo la cuenta de cuantas nasted sumatorias que tiene (que se traduce en nasted bucles en una aplicación sencilla). Este es el principal problema!

Esta es la razón por la alternativa (recursivo) se han desarrollado métodos. En Helgaker del libro [2] se puede encontrar una buena descripción de estos métodos alternativos

  • Obara-Saika esquema de
  • McMurchie-Davidson esquema de
  • Rys cuadratura

Si sólo quieres escribir un trabajo de Hartree-Fock programa puede usar la solución analítica. Sin embargo, si usted necesita eficiencia que usted tendrá que mirar a estos métodos.

Nota: personalmente me encanta Python, pero es realmente unappropriate para computacionalmente exigente cálculos! Mi Hartree-Fock programa en Python que lleva al menos 2 minutos para calcular dos electrones integrales en el STO-3G de la base establecida para $\ce{H_2O}$, mientras que un Fortran versión del mismo programa tiene un montón de segundos.

Para la fórmula correcta para dos electrones integrales usted puede mirar en esta discusión.

[1] D. Cook, Manual de la Química Computacional, Oxford University Press, 1998.

[2] T. Helgaker, P. Jørgensen y J. Olsen, Molecular Electrónica-Teoría de la Estructura, Wiley, 2000.

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