量子化学計算で a.u. を使う理由 〜Why Atomic Unit?〜

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Gaussian での計算結果の log ファイルを見るとエネルギーは全て a.u. という単位で書かれています。論文等で使われる eV や kcal/mol 、kJ /mol を用いない理由は何なのでしょうか?

英語版: Why atomic units (a.u.) are used in QM calculation?

計算が簡単になる

atomic unit を用いると以下の関係が成り立ちます。

    \[m_e=e=\hbar=1\]

すなわち、電子の質量 m_e、電荷 e、換算プランク定数(ディラック定数) \hbar が全て 1 となり、計算が大幅に楽になります。コンピューターが計算するのだから定数が 1 になっても変わらないんじゃないの?と思う人もいるかと思いますが、コンピューターは小数点の計算が苦手です。コンピューターは数字を 2 進数で保持しますが、ほとんどの小数は 2 進数では正確に表すことができません。これは計算の精度にも影響してきます。

atomic unit の換算


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単位変換

1 a.u. = 4.35981 \times 10^{-18} J
1 a.u. = 27.21162 eV
1 a.u. = 627.510 kcal/mol
1 a.u. = 6.57981 \times10^{15} Hz
1 a.u. = 45.5628 nm

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