Energy minimization とは

計算化学の分野では、エネルギー最小化(エネルギー最適化、幾何学的最小化、または幾何学的最適化とも呼ばれる)は、原子の集合の空間における配置を見つけるプロセスであり、化学結合の計算モデルによれば、各原子上の原子の力は許容可能にゼロに近く、ポテンシャルエネルギー面(PES)上の位置は静止点(後述)である。原子の集合は、単一の分子、イオン、凝縮相、遷移状態、またはこれらのいずれかの集合であってもよい。化学結合の計算モデルは、例えば、量子力学であり得る。
一例として、水分子の幾何学的形状を最適化する場合、水素 – 酸素結合長さと水素 – 酸素 – 水素結合角を得ることが目的である。これは原子同士を引き寄せたり、
幾何学的最適化を行うための動機は、得られた構造の物理的意義である。最適化された構造はしばしば自然界に見出される物質に対応し、このような構造の幾何学的構造は、様々な実験的および理論的調査化学構造、熱力学、化学反応速度論、分光法などがあります。
典型的には、必ずしもではないが、プロセスは、局所的または全体的なエネルギーの最小値を表す原子の特定の配置の幾何学を見出すことを模索する。グローバルなエネルギー最小値を探索する代わりに、遷移状態、すなわちポテンシャルエネルギー面上の鞍点に最適化することが望ましい場合があります。さらに、最適化の間、特定の座標(化学結合長など)が固定されることがあります。