The modification of the algebraic-diagrammatic construction (ADC) scheme for the polarization propagator using ground-state coupled-cluster (CC) instead of Møller–Plesset (MP) amplitudes, referred to as CC-ADC, is extended to the calculation of molecular properties, in particular, dipole polarizabilities. Furthermore, in addition to CC with double excitations (CCD), CC with single and double excitations (CCSD) amplitudes can be used, also in the second-order transition moments of the ADC(3/2) method. In the second-order CC-ADC(2) variants, the MP correlation coefficients occurring in ADC are replaced by either CCD or CCSD amplitudes, while in the F/CC-ADC(2) and F/CC-ADC(3/2) variants, they are replaced only in the second-order modified transition moments. These newly implemented variants are used to calculate the static dipole polarizability of several small- to medium-sized molecules, and the results are compared to the ones obtained by full configuration interaction or experiment. It is shown that the results are consistently improved by the use of CC amplitudes, in particular, for aromatic systems such as benzene or pyridine, which have proven to be difficult cases for standard ADC approaches. In this case, the second-order CC-ADC(2) and F/CC-ADC(2) variants yield significantly better results than the standard third-order ADC(3/2) method, at a computational cost amounting to only about 1% of the latter.

1.
J.
Schirmer
,
Phys. Rev. A
26
,
2395
(
1982
).
2.
A. B.
Trofimov
,
G.
Stelter
, and
J.
Schirmer
,
J. Chem. Phys.
111
,
9982
(
1999
).
3.
J.
Schirmer
and
A. B.
Trofimov
,
J. Chem. Phys.
120
,
11449
(
2004
).
4.
A.
Dreuw
and
M.
Wormit
,
Wiley Interdiscip. Rev.: Comput. Mol. Sci.
5
,
82
(
2015
).
5.
A. B.
Trofimov
and
J.
Schirmer
,
J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
28
,
2299
(
1995
).
6.
A. B.
Trofimov
and
J.
Schirmer
,
Chem. Phys.
214
,
153
(
1997
).
7.
A. B.
Trofimov
and
J.
Schirmer
,
Chem. Phys.
224
,
175
(
1997
).
8.
A. B.
Trofimov
,
G.
Stelter
, and
J.
Schirmer
,
J. Chem. Phys.
117
,
6402
(
2002
).
9.
P. H. P.
Harbach
,
M.
Wormit
, and
A.
Dreuw
,
J. Chem. Phys.
141
,
064113
(
2014
).
10.
M.
Wormit
,
D. R.
Rehn
,
P. H. P.
Harbach
,
J.
Wenzel
,
C. M.
Krauter
,
E.
Epifanovsky
, and
A.
Dreuw
,
Mol. Phys.
112
,
774
(
2014
).
11.
A.
Trofimov
,
I.
Krivdina
,
J.
Weller
, and
J.
Schirmer
,
Chem. Phys.
329
,
1
(
2006
).
12.
T.
Fransson
,
D. R.
Rehn
,
A.
Dreuw
, and
P.
Norman
,
J. Chem. Phys.
146
,
094301
(
2017
).
13.
J.
Wenzel
,
M.
Wormit
, and
A.
Dreuw
,
J. Chem. Theory Comput.
10
,
4583
(
2014
).
14.
J.
Wenzel
,
M.
Wormit
, and
A.
Dreuw
,
J. Comput. Chem.
35
,
1900
(
2014
).
15.
J.
Wenzel
and
A.
Dreuw
,
J. Chem. Theory Comput.
12
,
1314
(
2016
).
16.
S.
Knippenberg
,
D. R.
Rehn
,
M.
Wormit
,
J. H.
Starcke
,
I. L.
Rusakova
,
A. B.
Trofimov
, and
A.
Dreuw
,
J. Chem. Phys.
136
,
064107
(
2012
).
17.
M.
Hodecker
,
A. L.
Dempwolff
,
D. R.
Rehn
, and
A.
Dreuw
, “
Algebraic-diagrammatic construction scheme for the polarization propagator including ground-state coupled-cluster amplitudes. I. Excitation energies
,”
J. Chem. Phys.
150
,
174104
(
2019
).
18.
Y.
Shao
,
Z.
Gan
,
E.
Epifanovsky
,
A. T.
Gilbert
,
M.
Wormit
,
J.
Kussmann
,
A. W.
Lange
,
A.
Behn
,
J.
Deng
,
X.
Feng
,
D.
Ghosh
,
M.
Goldey
,
P. R.
Horn
,
L. D.
Jacobson
,
I.
Kaliman
,
R. Z.
Khaliullin
,
T.
Kuś
,
A.
Landau
,
J.
Liu
,
E. I.
Proynov
,
Y. M.
Rhee
,
R. M.
Richard
,
M. A.
Rohrdanz
,
R. P.
Steele
,
E. J.
Sundstrom
,
H. L.
Woodcock
 III
,
P. M.
Zimmerman
,
D.
Zuev
,
B.
Albrecht
,
E.
Alguire
,
B.
Austin
,
G. J. O.
Beran
,
Y. A.
Bernard
,
E.
Berquist
,
K.
Brandhorst
,
K. B.
Bravaya
,
S. T.
Brown
,
D.
Casanova
,
C.-M.
Chang
,
Y.
Chen
,
S. H.
Chien
,
K. D.
Closser
,
D. L.
Crittenden
,
M.
Diedenhofen
,
R. A.
DiStasio
, Jr.
,
H.
Do
,
A. D.
Dutoi
,
R. G.
Edgar
,
S.
Fatehi
,
L.
Fusti-Molnar
,
A.
Ghysels
,
A.
Golubeva-Zadorozhnaya
,
J.
Gomes
,
M. W.
Hanson-Heine
,
P. H.
Harbach
,
A. W.
Hauser
,
E. G.
Hohenstein
,
Z. C.
Holden
,
T.-C.
Jagau
,
H.
Ji
,
B.
Kaduk
,
K.
Khistyaev
,
J.
Kim
,
J.
Kim
,
R. A.
King
,
P.
Klunzinger
,
D.
Kosenkov
,
T.
Kowalczyk
,
C. M.
Krauter
,
K. U.
Lao
,
A. D.
Laurent
,
K. V.
Lawler
,
S. V.
Levchenko
,
C. Y.
Lin
,
F.
Liu
,
E.
Livshits
,
R. C.
Lochan
,
A.
Luenser
,
P.
Manohar
,
S. F.
Manzer
,
S.-P.
Mao
,
N.
Mardirossian
,
A. V.
Marenich
,
S. A.
Maurer
,
N. J.
Mayhall
,
E.
Neuscamman
,
C. M.
Oana
,
R.
Olivares-Amaya
,
D. P.
O’Neill
,
J. A.
Parkhill
,
T. M.
Perrine
,
R.
Peverati
,
A.
Prociuk
,
D. R.
Rehn
,
E.
Rosta
,
N. J.
Russ
,
S. M.
Sharada
,
S.
Sharma
,
D. W.
Small
,
A.
Sodt
,
T.
Stein
,
D.
Stück
,
Y.-C.
Su
,
A. J.
Thom
,
T.
Tsuchimochi
,
V.
Vanovschi
,
L.
Vogt
,
O.
Vydrov
,
T.
Wang
,
M. A.
Watson
,
J.
Wenzel
,
A.
White
,
C. F.
Williams
,
J.
Yang
,
S.
Yeganeh
,
S. R.
Yost
,
Z.-Q.
You
,
I. Y.
Zhang
,
X.
Zhang
,
Y.
Zhao
,
B. R.
Brooks
,
G. K.
Chan
,
D. M.
Chipman
,
C. J.
Cramer
,
W. A.
Goddard
 III
,
M. S.
Gordon
,
W. J.
Hehre
,
A.
Klamt
,
H. F.
Schaefer
 III
,
M. W.
Schmidt
,
C. D.
Sherrill
,
D. G.
Truhlar
,
A.
Warshel
,
X.
Xu
,
A.
Aspuru-Guzik
,
R.
Baer
,
A. T.
Bell
,
N. A.
Besley
,
J.-D.
Chai
,
A.
Dreuw
,
B. D.
Dunietz
,
T. R.
Furlani
,
S. R.
Gwaltney
,
C.-P.
Hsu
,
Y.
Jung
,
J.
Kong
,
D. S.
Lambrecht
,
W.
Liang
,
C.
Ochsenfeld
,
V. A.
Rassolov
,
L. V.
Slipchenko
,
J. E.
Subotnik
,
T. V.
Voorhis
,
J. M.
Herbert
,
A. I.
Krylov
,
P. M.
Gill
, and
M.
Head-Gordon
,
Mol. Phys.
113
,
184
(
2015
).
19.
J.
Geertsen
and
J.
Oddershede
,
J. Chem. Phys.
85
,
2112
(
1986
).
20.
S. P. A.
Sauer
,
J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
30
,
3773
(
1997
).
21.
K. D.
Bonin
and
V. V.
Kresin
,
Electric-Dipole Polarizabilities of Atoms, Molecules, and Clusters
(
World Scientific
,
1997
).
22.
U.
Hohm
,
J. Mol. Struct.
1054-1055
,
282
(
2013
).
23.
A.
Kumar
and
W. J.
Meath
,
Mol. Phys.
90
,
389
(
1997
).
24.
A. J.
Thakkar
,
Z. Phys. Chem.
230
,
633
(
2015
).
25.
D. M.
Bishop
,
Rev. Mod. Phys.
62
,
343
(
1990
).
26.
K.
Park
,
M. R.
Pederson
, and
A. Y.
Liu
,
Phys. Rev. B
73
,
205116
(
2006
).
27.
S.
Coriani
,
T.
Fransson
,
O.
Christiansen
, and
P.
Norman
,
J. Chem. Theory Comput.
8
,
1616
(
2012
).
28.
A.
Kumar
,
B. L.
Jhanwar
, and
W.
Meath
,
Can. J. Chem.
85
,
724
(
2007
).
30.
J.
Schirmer
,
Many-Body Methods for Atoms, Molecules and Clusters
(
Springer International Publishing
,
2018
).
31.
T.
Helgaker
,
P.
Jørgensen
, and
J.
Olsen
,
Molecular Electronic-Structure Theory
(
John Wiley & Sons
,
2000
).
32.
T. D.
Crawford
and
H. F.
Schaefer
 III
,
Rev. Comput. Chem.
14
,
33
(
2000
).
33.
S.
Canuto
,
W.
Duch
,
J.
Geertsen
,
F.
Müller-Plathe
,
J.
Oddershede
, and
G. E.
Scuseria
,
Chem. Phys. Lett.
147
,
435
(
1988
).
34.
H.
Ågren
,
J.
Olsen
,
H. J. A.
Jensen
, and
P.
Jørgensen
,
Phys. Rev. A
40
,
2265
(
1989
).
35.
C.
Pouchan
and
D. M.
Bishop
,
Phys. Rev. A
29
,
1
(
1984
).
36.
C. A.
Nicolaides
,
T.
Mercouris
, and
G.
Aspromallis
,
J. Opt. Soc. Am. B
7
,
494
(
1990
).
37.
E. F.
Archibong
and
A. J.
Thakkar
,
Chem. Phys. Lett.
173
,
579
(
1990
).
38.
J.
Geertsen
,
S.
Eriksen
, and
J.
Oddershede
,
Adv. Quantum Chem.
22
,
167
(
1991
).
39.
H.
Larsen
,
J.
Olsen
,
C.
Hättig
,
P.
Jørgensen
,
O.
Christiansen
, and
J.
Gauss
,
J. Chem. Phys.
111
,
1917
(
1999
).
40.
T. H.
Dunning
,
J. Chem. Phys.
90
,
1007
(
1989
).
41.
D. E.
Woon
and
T. H.
Dunning
, Jr.
,
J. Chem. Phys.
100
,
2975
(
1994
).
42.
R. A.
Kendall
,
T. H.
Dunning
, Jr.
, and
R. J.
Harrison
,
J. Chem. Phys.
96
,
6796
(
1992
).
43.
H.
Koch
,
O.
Christiansen
,
P.
Jørgensen
,
A. M.
Sanchez de Merás
, and
T.
Helgaker
,
J. Chem. Phys.
106
,
1808
(
1997
).
44.
O.
Christiansen
,
J.
Gauss
, and
J. F.
Stanton
,
Chem. Phys. Lett.
305
,
147
(
1999
).
45.
A. J.
Russell
and
M. A.
Spackman
,
Mol. Phys.
84
,
1239
(
1995
).
46.
H.-J.
Werner
and
W.
Meyer
,
Mol. Phys.
31
,
855
(
1976
).
47.
W. F.
Murphy
,
J. Chem. Phys.
67
,
5877
(
1977
).
48.
N. J.
Bridge
and
A. D.
Buckingham
,
Proc. R. Soc. London, Ser. A
295
,
334
(
1966
).
49.
M.
Okruss
,
R.
Müller
, and
A.
Hese
,
J. Chem. Phys.
110
,
10393
(
1999
).
50.
A.
Kumar
and
W. J.
Meath
,
Mol. Phys.
75
,
311
(
1992
).
51.
S.
Millefiori
and
A.
Alparone
,
J. Mol. Struct.: THEOCHEM
422
,
179
(
1998
).
52.
A. J.
Sadlej
,
Collect. Czech. Chem. Commun.
53
,
1995
(
1988
).
53.
G. R.
Alms
,
A.
Burnham
, and
W. H.
Flygare
,
J. Chem. Phys.
63
,
3321
(
1975
).
54.
M. J.
Frisch
,
G. W.
Trucks
,
H. B.
Schlegel
,
G. E.
Scuseria
,
M. A.
Robb
,
J. R.
Cheeseman
,
G.
Scalmani
,
V.
Barone
,
B.
Mennucci
,
G. A.
Petersson
,
H.
Nakatsuji
,
M.
Caricato
,
X.
Li
,
H. P.
Hratchian
,
A. F.
Izmaylov
,
J.
Bloino
,
G.
Zheng
,
J. L.
Sonnenberg
,
M.
Hada
,
M.
Ehara
,
K.
Toyota
,
R.
Fukuda
,
J.
Hasegawa
,
M.
Ishida
,
T.
Nakajima
,
Y.
Honda
,
O.
Kitao
,
H.
Nakai
,
T.
Vreven
,
J. A.
Montgomery
,
J. E.
Peralta
,
F.
Ogliaro
,
M.
Bearpark
,
J. J.
Heyd
,
E.
Brothers
,
K. N.
Kudin
,
V. N.
Staroverov
,
R.
Kobayashi
,
J.
Normand
,
K.
Raghavachari
,
A.
Rendell
,
J. C.
Burant
,
S. S.
Iyengar
,
J.
Tomasi
,
M.
Cossi
,
N.
Rega
,
J. M.
Millam
,
M.
Klene
,
J. E.
Knox
,
J. B.
Cross
,
V.
Bakken
,
C.
Adamo
,
J.
Jaramillo
,
R.
Gomperts
,
R. E.
Stratmann
,
O.
Yazyev
,
A. J.
Austin
,
R.
Cammi
,
C.
Pomelli
,
J. W.
Ochterski
,
R. L.
Martin
,
K.
Morokuma
,
V. G.
Zakrzewski
,
G. A.
Voth
,
P.
Salvador
,
J. J.
Dannenberg
,
S.
Dapprich
,
A. D.
Daniels
,
Farkas
,
J. B.
Foresman
,
J. V.
Ortiz
,
J.
Cioslowski
, and
D. J.
Fox
, gaussian 09, Revision A.02,
Gaussian, Inc.
,
Wallingford, CT
,
2009
.
55.
M. P.
Bogaard
,
A. D.
Buckingham
,
R. K.
Pierens
, and
A. H.
White
,
J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1
74
,
3008
(
1978
).
56.
R. L.
Calvert
and
G. L. D.
Ritchie
,
J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2
76
,
1249
(
1980
).
57.
L. T.
Cheng
,
W.
Tam
,
S. H.
Stevenson
,
G. R.
Meredith
,
G.
Rikken
, and
S. R.
Marder
,
J. Phys. Chem.
95
,
10631
(
1991
).
58.
S.
Heitz
,
D.
Weidauer
, and
A.
Hese
,
Chem. Phys. Lett.
176
,
55
(
1991
).
59.
S.
Heitz
,
D.
Weidauer
,
B.
Rosenow
, and
A.
Hese
,
J. Chem. Phys.
96
,
976
(
1992
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.