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2023年2月9日 一篇关于“光子能量计算的新计算方法”的联合论文
对于日本第一台基于门的量子计算机IBM Quantum System One※4上苯酚蓝染料的光吸收和非辐射衰变相关的分子结构，
结合机器学习和量子化学计算进行热激活延迟荧光分子材料的高通量虚拟筛选：选择策略和结构突变的影响
以重过渡贵金属有机配合物（如Ir(III)的联吡啶配合物）为代表的磷光材料，直到第三代TADF材料（如有机给体-p桥-受体分子）。在电激发下，TADF材料（以非常低的第一激发单重态-三重态能隙（DE ST）为特征的化合物）被热激活，以诱导有效的逆系间窜越（rISC），其中三重态激子转化为单重态激子，从而主要从发射的单重态激发态发光。图1示意性地示出了TADF材料的电致发光过程。与贵金属有机配合物磷光材料相比，TADF材料具有材料空间更大、价格低廉、易于制备和合成、易于制作柔性屏幕以及蓝光发射更稳定的优势。因此，近十年来，作为现代OLED最有前途的电致发光材料，它们得到了实验2,5 - 9 、理论10 - 23 和理论-实验相结合15,24,25的深入研究。基本上，有两类TADF材料得到了认真探索4。第一类是纯有机D - A或D - p - A体系，其电子给体（D）或受体（A）主要由含氮芳香杂环构成。最低激发态通常具有显著的分子内电荷转移（CT）跃迁特性。经过合理的设计和优化，基于此类TADF材料的OLED器件的外量子效率（EQE）甚至可以高达30％。从结构特征上看，由于给体和受体部分之间有足够的空间位阻，最好的发光效率通常对应于扭曲的D – A（或D – p – A）化合物。另一类是电子排布为d 10 的过渡金属（Cu（I）、Ag（I）、Zn（II）等）配合物，它们的最低激发态通常具有明显的金属 – 配体电荷转移（MLCT）跃迁特征。饱和的d 10
纯硅沸石中有机结构导向剂的基准结合能计算
分子建模在发现沸石有机结构导向剂 (OSDA) 方面发挥着重要作用。通过量化主客体相互作用的强度，可以选择具有成本效益的分子，以最大限度地结合给定的沸石骨架。在过去的几十年中，人们使用了各种方法和理论水平来计算这些结合能。然而，对于高通量虚拟筛选工作的最佳计算策略，尚无共识。在这项工作中，我们比较了从静态和时间平均模拟中获得的 272 个沸石-OSDA 对的密度泛函理论 (DFT) 和 Dreiding 力场计算的结合亲和力。借助自动化软件，我们表明冻结姿势方法的 Dreiding 结合能与 DFT 能量相关性最好。它们对初始晶格参数和优化算法的选择也不太敏感，并且比时间平均方法的计算成本更低。此外，我们证明了，通过分子动力学模拟更广泛地探索构象空间，尽管成本高出几个数量级，但与冻结姿势方法相比，结合能趋势并没有显著改善。代码和基准数据是开源的，为计算沸石-OSDA 对中的结合能提供了可靠且计算效率高的指导。
第一性原理计算了解共溅射铝合金的微观结构和力学性能
Al 3s 2 3p 1 12 12 12 FCC a=4.040 3.47 Mg 3s 2 19 19 11 HCP a=3.189; c=5.194 1.52 Si 3s 2 3p 2 9 9 9 金刚石a=5.469 4.54 Ti 3p 6 3d 2 4s 2 15 15 9 HCP a=2.936; c=4.648 5.31 Fe 3d 7 4s 1 17 17 17 BCC a=2.832 4.92 Co 3d 8 4s 1 19 19 13 HCP a=2.491; c=4.025 5.17 Ni 3d 8 4s 2 13 13 13 FCC a=3.518 5.08 Zn 3d 10 4s 2 19 19 11 HCP a=2.637; c=5.072 1.11 Zr 4s 2 4p 6 4d 2 5s 2 15 15 9 HCP a=3.232; c=5.169 6.45 Ru 4d 7 5s 1 19 19 11 HCP a=2.713; c=4.281 7.97 Pd 4d 9 5s 1 12 12 12 FCC a=3.942 3.79 Ag 4d 10 5s 1 12 12 12 FCC a=4.146 2.53
第一原理的金属表面计算。 I.平板
金属表面的基本物理特性，例如原子弛豫和表面重建，或电子工作函数长期以来一直是使用密度功能理论（DFT）的第一个原则电子结构研究的靶标。在最新的方法中，超级细胞近似中有限厚度的薄金属纤维的平板计算用于模拟半插线的固体表面。在无限厚的平板的极限下，恢复了隔离表面的所需极限。然而，使用计算考虑因素决定的金属表面的薄板模型，平板的两个表面将相互作用，并产生量子大小效应，1从将长距离电子状态置入固定厚度的平板。金属中的弗里德尔振荡可以延长长距离2，这表明计算上棘手的厚板可能需要计算融合到半限定的体积表面。将平板形成能定义为平板的相对能量相对于相同数量的原子的大量参考能（假设平板的两个相对表面相同），将平板E表面（n）的表面能与n个原子层的表面能（N原子层） - 在孔中裂解的能量，可以写成水晶 - 可以像晶体中一样：
一个用于光物理速率计算的统一框架......
有机发光二极管研究面临的挑战之一是利用电致发光过程中不可避免产生的三线态激子来提高器件效率。其中一种方法是通过热激活延迟荧光，即单线态激子向上转换为单线态，使其辐射松弛的过程。这一现象的发现引发了对能够有效利用这一机制的新材料的探索。从理论的角度来看，这需要能够估计候选分子光物理中涉及的各种过程的速率，例如系统间窜改、反向系统间窜改、荧光和磷光。我们在此提出一种方法，能够在单一框架内计算所有这些速率并预测新分子的光物理。我们将该方法应用于两个 TADF 分子，并表明结果与其他理论方法和实验结果相比更具优势。最后，我们使用动力学模型来展示计算速率如何协同作用产生不同的光物理行为。
1个拉曼光谱和晶格动力学计算...
含量和低成本的半导体，例如磷化锌（Zn 3 p 2），是下一代光伏应用的有希望的候选者。但是，有利于缺陷形成和可控掺杂的市售基材的合成是限制设备性能的挑战性缺点。更好地评估相关特性，例如结构，晶体质量和缺陷，将允许更快地进步Zn 3 P 2，从这个意义上讲，拉曼光谱可以发挥不可估量的作用。为了提供Zn 3 p 2的完整拉曼光谱参考，这项工作从实验和理论的角度来看，对四侧结构的Zn 3 P 2（空间组P 4 2 / NMC）纳米线的振动特性进行了全面分析。低温高分辨率的拉曼极化测量已在单晶纳米线上进行。不同的极化构型允许选择性增强1G，B 1G和E G拉曼模式，而从互补的不偏度拉曼测量中鉴定出B 2G模式。与洛伦兹曲线的所有拉曼光谱同时进行反向卷积允许鉴定33个峰，这些峰已在39个理论上预测的特定元素中分配给了34个（8 a 1g + 9 b 1g + 3 b 2g + 14 e g）。实验结果与基于密度功能理论的第一原理计算所计算的振动频率非常吻合。在声子分散图中观察到了三个独立的区域：（i）低频区域（<210 cm-1），该区域由Zn相关振动，（ii）中间区域（210 - 225 cm-1）主导，该区域（210 - 225 cm-1）代表真正的声子隙，无观察到的振动，（III）高频区域（III）高频率（III）primitation frirications（> 225 cm-cm-1）。振动模式的分析表明，非脱位模式主要涉及沿长晶体轴（C轴）的原子运动，而退化模式主要对应于平面振动，垂直于长C轴。这些结果为识别四方Zn 3 p 2相提供了详细的参考，可用于构建基于拉曼的方法，用于有效筛选散装材料和膜，这可能包含结构性不均匀性。
用于电子结构计算的量子比特耦合簇单和双变分量子特征求解器假设
摘要 用于电子结构计算的变分量子特征值求解器 (VQE) 被认为是近期量子计算的主要潜在应用之一。在所有提出的 VQE 算法中，酉耦合团簇单双激发 (UCCSD) VQE 拟定实现了高精度并引起了很多研究兴趣。然而，基于费米子激发的 UCCSD VQE 在使用 Jordan-Wigner 变换时需要额外的宇称项。这里我们引入了一种新的基于粒子保留交换门的 VQE 拟定器来实现量子比特激发。对于全到全连接，所提出的 VQE 拟定器的门复杂度上界为 O(n4)，其中 n 是哈密顿量的量子比特数。使用所提出的 VQE 假设对简单分子系统（如 BeH 2、H 2 O、N 2、H 4 和 H 6）进行数值计算，可以得到非常准确的结果，误差约为 10 − 3 Hartree。
量子耦合群集单打和双倍的量子量子本质量ANSATZ用于电子结构计算
用于电子结构计算的变异量子本质量（VQE）被认为是近期量子计算的主要潜在应用。在所有拟议的VQE算法中，统一的耦合群集单打和双打激发（UCCSD）VQE ANSATZ达到了很高的准确性，并获得了很多研究兴趣。但是，使用Jordan-Wigner Transformation时，基于费米子激发的UCCSD VQE需要额外的术语。在这里，我们基于保留粒子的交换门引入了一个新的VQE ANSATZ，以实现量子激励。所提出的VQE ANSATZ的栅极复杂性向上延伸至O（n 4），其中n是哈密顿量的量子数。使用拟议的VQE ANSATZ使用简单分子系统（例如BEH 2，H 2 O，N 2，H 4和H 6）的数值结果，在约10-3 Hartree的误差中非常准确地结果。