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如何求解密度泛函方程

2024-6-11 14:39| 发布者: admin| 查看: 136| 评论: 0|来自: 邱新龙版《第一性原理基本概念》

摘要: 前面说了求解KS方程会用到本身的这个自洽行为来做这种方法叫做自洽场近似法是量子力学中迭代求解多粒子系统薛定谔方程的基本方法这个里面会涉及到一个哈特里-福克方程,又叫HF方程这个方法与KS-DFT求解方程类似,但 ...
前面说了求解KS方程会用到本身的这个自洽行为来做
这种方法叫做自洽场近似法
是量子力学中迭代求解多粒子系统薛定谔方程的基本方法
这个里面会涉及到一个哈特里-福克方程,又叫HF方程
这个方法与KS-DFT求解方程类似,但是这2个本质上不是一回事
HF是只需要波函数就可以进行计算的方法,才能做后续的多阶行列式展开
理论上无穷阶的展开必然是精确的
DFT是需要电子密度的方法,由于基态能量必然是电荷密度的泛函
只要找到精确的泛函形式计算出来的结果就更加精确
当然HF方法很慢耗时不精准,当然现在的人提主要是采用post HF方程
这块东西大家在学DFT的时候需要大致了解HF
因为在使用杂化泛函时,就会有采用HF+DFT的方法

哈特里-福克近似也称为分子轨道近似或单行列式近似
认为多电子体系波函数可以由体系分子轨道波函数构造的单个斯莱特行列

分子轨道波函数是由体系中所有原子轨道波函数经过线性组合构成的


在此近似下,由变分法将

体系的多电子薛定谔方程可化为单电子方程

求解该方程,即求解使方程成立的

一组分子轨道;这组分子轨道使得

在HF近似下的体系总能量最低


最常用的DFT是Kohn-Sham DFT

这里的哈密顿量由电荷密度得到,而电荷密度需要由波函数得到

波函数又需要求解这个方程,从哈密顿量得到

这是一个鸡生蛋,蛋生鸡的问题


在这个求解的过程中波函数也是有初猜的

这个是会促使对角化迭代,计算H

所以大家理解的过程中,需要主要很多都是需要初猜

然后通过收敛测试进行自证


对于固定的结构,已经有了计算结果,再去计算其它的性质

这个时候是不需要进行SCF计算的



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