Density matrix expansion based semi-local exchange hole applied to range separated density functional theory
交换空穴是密度泛函理论的主要组成部分，通过适当的关联，可以精确地设计交换能泛函和区间分离的杂化泛函。近年来，Tao-Mo提出的基于密度矩阵展开的半局域交换孔方法由于满足某些严格的约束条件而受到人们的关注。我们提出了一个新的长程修正（LC）方案，该方案通过使用标准误差函数分离库仑相互作用算符，将由DME交换空穴设计的亚广义梯度近似（meta-GGA）交换泛函与从头算Hartree-Fock（HF）交换积分相结合.与Lee-Yang-Parr（LYP）相关函数相关联，使用众所周知的测试集对我们的函数进行评估和基准测试表明，它在广泛的分子性质方面表现得非常好，例如热化学，非共价相互作用和化学反应的势垒高度。
2017-09-13 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Density-functional theory for internal magnetic fields
基于Maxwell-薛定谔方程，在外加电磁势和外加磁场的情况下，发展了一种密度泛函理论。该理论的基本变量是电子密度和总磁场，它们可以等效地表示为物理电流密度。因此，该理论可被视为物理电流密度泛函理论，并可替代Vignale和Rasolt的顺磁电流密度泛函理论。能量泛函具有足够强的凸性性质，允许一个公式，推广标准密度泛函理论的Lieb凸分析公式。几个变分原理，以及一个Hohenberg-Kohn的潜力和基态密度之间的映射遵循从底层凸结构。此外，能量泛函可以被视为应用于常规薛定谔基态能量的标准近似技术（Moreau-Yosida正则化）的结果，其对能量的最大曲率（w.r.t.\磁场），并使得能够构造（Fréchet）可微的通用密度泛函。
2017-11-03 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
turboTDDFT 2.0 - Hybrid functionals and new algorithms within time-dependent density-functional perturbation theory
我们提出了一个新的版本的turboTDDFT代码具有实现的混合泛函，最近推出的伪埃尔米特变体的Liouville-Lanczos方法依赖于时间的密度泛函微扰理论，和一个新开发的类戴维森算法来计算选定的内部特征值/矢量的Liouvillian超算子。我们的实施是彻底验证对基准计算的花青苷（C $_{21}$ O $_{11}$ H $_{21}$）分子使用高斯09和turboTDDFT 1.0代码。
2014-02-03 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
(Spin-)density-functional theory for open-shell systems: exact magnetization density functional for the half-filled Hubbard trimer
根据密度泛函理论的Hohenberg-Kohn定理，相互作用电子系统的所有可观测量都可以表示为基态密度的泛函。原则上，这包括开壳层系统的自旋极化（磁化）;然而，磁化作为总密度的函数的显式形式是未知的。在实践中，开壳层体系通常用自旋密度泛函理论来处理，其中的基本变量是自旋密度。在这里，DFT和自旋DFT的开壳层系统之间的关系进行了说明和精确的磁化强度密度泛函得到半填充的Hubbard三聚体。本文分析了自旋受限和自旋非受限的精确交换Kohn-Sham计算所产生的误差，并通过精确磁化泛函部分消除了这些误差。
2019-05-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Extending Nonlocal Kinetic Energy Density Functionals to Isolated Systems via a Density-Functional-Dependent Kernel
HEDPS, CAPT, School of Physics and School of Mechanics and Engineering Science, Peking University（北京大学物理学院与工程力学系）
本文通过构建密度泛函依赖的核，解决了非本地动能密度泛函在孤立系统中的不稳定性问题，提升了计算效率和精度。
2026-03-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Local-density approximation for exchange energy functional in excited-state density functional theory
提出了一种交换能泛函，并利用密度泛函理论计算了一类激发态能量。该泛函是基态的局域密度近似泛函的激发态对应物。它照顾的能量泛函的状态依赖性，并导致高度准确的激发能。
2006-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Identity for the second functional derivative of the density functional Hartree plus exchange-correlation functional
结果表明，同一哈密顿量的N-和（N-1）-电子密度的电荷密度差与N-电子密度的Hartree二阶泛函导数加交换关联泛函的乘积的积分等于一个常数.
2011-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Identities for density functionals linking functionals of different densities
在电子密度泛函理论中，密度泛函的形式性质在构造和检验近似泛函中起着重要的作用。本文证明了一组密度泛函满足一个方程，该方程将具有相同哈密顿量的N和N-1系统的密度泛函联系起来。特别是满足的身份的总和的Hartree和交换相关能量。
2011-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamics as an alternative foundation for zero-temperature density functional theory and spin density functional theory
热力学为密度泛函理论（DFT）的自由能及其衍生物--有限温度T下的势--提供了一个透明的定义。通过将T限制为0，这里表明DFT和自旋相关DFT（对于基态）都遭受完全相同的良性模糊性：（a）电荷和自旋量子化分别导致电势和磁场中的“高达常数”的不确定性，以及（b）空子空间中的电势是不确定的，但不相关。令人惊讶的是，这些简单的事实在标准公式中无法获得，导致最近在自旋DFT中讨论明显的困难。
2002-07-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Functional relations for the density functional exchange and correlation functionals connecting functionals at three densities
结果表明，DFT交换和相关泛函满足一个表达式，耦合交换和相关泛函和功能衍生物在三个不同的密度和两个粒子数的评估。该方程可作为检验交换泛函和相关泛函近似的内部自洽性的严格检验。
2011-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Auxiliary density functionals: a new class of methods for efficient, stable density functional theory calculations
基于动态构造Kohn-Sham系统与辅助系统之间的映射，提出了一类求解密度泛函理论中Kohn-Sham方程的新方法.由此产生的辅助密度泛函方程求解隐式的密度响应，消除了在传统技术中出现的不稳定性，用于模拟大型，金属或非均匀系统。辅助系统不需要是费米子，和一个例子玻色子辅助密度泛函捕获的费米子科恩-沙姆行为的关键方面。这种玻色子辅助计划被证明提供良好的性能为一系列的散装材料，并在缩放的计算与各种模拟系统的系统尺寸的大幅改善。
2015-03-04 cond-mat.mtrl-sci
All-electron density functional theory and time-dependent density functional theory with high-order finite elements
我们提出了静态密度泛函理论和含时密度泛函理论计算的全电子方法，采用高阶层次有限元基地。我们的网格生成方案，其中结构化的原子网格合并到一个非结构化的分子网格，允许高度不均匀的空间离散化。因此，可以使用相同的离散化方案来表示核心和价态，即，不需要赝势或类似的处理。非均匀离散化还允许使用大的模拟单元，因此避免了任何边界效应。
2009-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Range separated functionals in the density functional based tight binding method: Formalism
推广了基于密度泛函的紧束缚方法（DFTB），并将其应用于距离分离的交换相关泛函。它基于广义Kohn-Sham（GKS）形式，并采用密度矩阵作为能量泛函展开的基本变量，与传统的DFTB格式不同.推导了GKS-TB方程，并详细讨论了适当的积分逼近。还包括新计划的实施问题和数字方面。
2011-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Equation satisfied by electron-electron mutual Coulomb repulsion energy density functional
电子-电子相互库仑排斥能量密度泛函满足一个方程，该方程将N-电子和（N-1）-电子密度的泛函和泛函导数联系起来，这些密度是由N-电子系统的相同绝热标度外势确定的。
2011-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of exact-exchange calculations for solids in current-spin-density- and spin-density-functional theory
本文研究了在纯交换近似下处理的固体的电流-自旋-密度-和自旋-密度泛函理论的相对优点。确定了零外磁场下的自旋轨道分裂和轨道磁矩。我们发现，对于磁性（Fe，Co和Ni）和非磁性（Si和Ge）固体，确切的交换电流自旋密度泛函方法并没有显着提高相应的自旋密度泛函结果的准确性。
2007-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Quantal Density Functional Theory of the Hydrogen Molecule
本文用量子密度泛函理论（Q-DFT）研究了氢分子的基态。
2003-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Current-Density Functional Theory of the Response of Solids
扩展周期系统对（波矢量$q=0$的）均匀场的响应不能从$q=0$时间相关密度泛函理论（TDDFT）计算中获得，因为Runge-Gross定理不适用。时间依赖的{ \em电流}-密度泛函理论是必要的，并表明，一个关键的成分从TDDFT丢失的是宏观电流。在低频极限下，在某些情况下，密度极化泛函理论被恢复，并给出了极化泛函的形式精确表达式。
2003-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Moment-functional based spectral density-functional theory
本文介绍了一种密度泛函方法，它的目的是同时计算基态电子密度和谱函数。我们的方法的一个基本组成部分是从前四个谱矩矩阵的谱函数的建设。第二个基本成分是从密度泛函构造谱矩矩阵。我们称我们的方法基于矩泛函谱密度泛函理论（MFBSDFT），因为它是基于密度泛函的谱矩，因为它允许我们计算谱函数。如果它是在第二个变化，我们的方法只消耗一小部分的计算机时间比一个标准的DFT计算与PBE功能。我们发现，MFbSDFT捕获相关效应，如在Ni的价带卫星和形成较低和较高的哈伯德带SrVO $_3$。为了从前四个$N\times N$谱矩矩阵构造谱函数，我们描述了一种基于一个厄米$2N\times 2N$矩阵对角化的有效算法。
2022-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Exact-Exchange Spin-Current Density-Functional Theory
介绍了一种自旋电流密度泛函理论（SCDFT），它除了考虑标准电流自旋密度泛函理论中考虑的电子密度、非共线自旋密度和密度电流外，还考虑了自旋密度的电流，从而也考虑了磁化强度的电流.本文提出了一种基于SCDFT的精确交换Kohn-Sham形式，它代表了处理磁性和自旋性质的一般框架。作为例子，一个氧原子在磁场处理的新方法。
2006-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Exchange-correlation orbital functionals in current-density-functional theory: Application to a quantum dot in magnetic fields
本文将最优化有效势方法推广到电流自旋密度泛函理论，研究了外磁场中多电子相互作用系统的描述.作为一个例子，研究了一个二维量子点在外磁场中的运动。与量子Monte Carlo结果得到极好的协议时，自相互作用校正的相关能从标准的本地自旋密度近似被添加到确切的交换结果。完整的电流自旋密度功能框架内的完整的自我一致性被认为是次要的。
2008-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Seeking for reliable double-hybrid density functionals without fitting parameters: The PBE0-2 functional
在不使用任何经验拟合实验或高水平从头算数据的情况下，我们提出了一个双杂化密度泛函近似的交换相关能量，结合精确的Hartree-Fock交换和二阶Moller-Plesset（MP2）相关与Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）功能。这种功能，表示为PBE 0 -2，被证明是准确的广泛的应用，与其他泛函和从头MP2方法相比。常规密度泛函近似的定性故障，如自相互作用误差和非共价相互作用误差，显着减少PBE 0 -2。
2012-04-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.chem-ph
Exchange torque in noncollinear spin density functional theory with a semilocal exchange functional
本文提出一种用于非共线自旋密度泛函理论的半局域交换关联泛函，具有规范不变性并能产生非零交换关联力矩，在铬团簇上验证了其性能并揭示了交换与关联力矩的相互作用。
2023-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic energy density functionals from the Airy gas, with an application to the atomization kinetic energies of molecules
我们构造并研究了正Kohn-Sham动能密度的几种半局部密度泛函近似。这些泛函符合Airy气体的动能密度，可以精确地计算原子、分子、凝胶簇和凝胶表面的积分动能。我们发现，这些泛函是最准确的原子化动能的分子和凝胶簇的碎裂。我们还报告说，本地和半本地的动能泛函可以显示“绑定”时，使用的自旋不受限制的Kohn-Sham计算的密度。
2009-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Density functional theory of dissipative systems
含时密度泛函理论扩展到包括耗散系统下的主方程，提供了一个哈密顿处理分子电子学。对于弱电场，等温电导率被证明是匹配的绝热电导率，从而恢复Landauer的结果。
2004-10-14 cond-mat.mtrl-sci
A local-density approximation for the exchange energy functional for excited states : the band gap problem
本文介绍了用激发态密度泛函理论计算半导体和绝缘体带隙的方法。对于激发态交换关联泛函，我们采用了一个简单的局域密度近似（LDA）泛函，得到了与实验结果非常接近的结果。采用线性Muffin-tin势求解自洽的Kohn-Sham方程
2008-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure of Copper Phthalocyanine: a Comparative Density Functional Theory Study
本文采用密度泛函理论，利用几种不同的半局域和杂化泛函，对酞菁铜（CuPc）的电子结构进行了系统的研究，并将计算结果与实验结果进行了比较.我们发现，半本地功能失败定性为酞菁铜，主要是因为本地化轨道由于自相互作用的错误下绑定。我们讨论了一个适当的选择功能的研究铜酞菁/金属界面，并建议海德-Scuseria-Ernzerhof筛选的混合功能作为一个合适的妥协功能。
2008-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Functional and Density-Driven Errors in Density Functional Theory: Quantum Monte Carlo Benchmarks for Solids
Ruhr University Bochum（波鸿鲁尔大学）；Research Center Future Energy Materials and Systems of the University Alliance Ruhr（鲁尔大学联盟未来能源材料与系统研究中心）；Interdisciplinary Centre for Advanced Materials Simulation（先进材料模拟跨学科中心）
本文通过量子蒙特卡洛基准测试分析固体中密度泛函近似误差，发现功能驱动误差通常占主导，但某些情况下密度驱动误差更大，且材料依赖性显著，不同材料对功能的误差抵消率差异大，需针对性选择功能形式。
2026-05-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Nonlocal Pseudopotential Energy Density Functional for Orbital-Free Density Functional Theory
无轨道密度泛函理论（OF-DFT）以低计算成本运行，与模拟原子的数量成线性比例，使其适合于大规模材料模拟。一般认为，OF-DFT严格要求使用局域赝势，而不是轨道相关的非局域赝势，用于计算电子-离子相互作用能，因为没有轨道可用。这是不幸的情况，因为已知非局部赝势比局部赝势具有更好的可传递性和计算精度。我们在这里报告的理论方案，允许直接使用非局部赝势OF-DFT的发展。在这个方案中，一个非局域赝势能量密度泛函是由非局域赝势投影到非相互作用的密度矩阵（而不是“轨道”），可以近似为电子密度的函数。我们的发展挑战的信念，非局部赝势不适用于OF-DFT，导致创建一个替代的理论框架OF-DFT的工作优于传统的。
2022-04-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A comparative study of density functional and density functional tight binding calculations of defects in graphene
密度泛函紧束缚方法（DFTB）非常适合于研究石墨烯基体系中的点缺陷和线缺陷。在简要回顾使用DFTB在这方面，我们提出了一个比较研究的缺陷结构，能量和动力学之间的DFTB的结果使用DFTB+代码，密度泛函结果使用局部高斯轨道代码，AIMPRO。DFTB精确地再现了一系列点缺陷结构的结构和能量，例如石墨烯中的空位和Stone-Wales缺陷，以及各种未官能化和羟基化的石墨烯片边缘。迁移障碍的空缺和斯通-威尔士缺陷形成障碍准确地再现使用轻推弹性带的方法。最后，我们探讨了使用DFTB的动态缺陷模拟的潜力，作为一个例子，在石墨烯的电子辐照损伤。
2012-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Partition Density Functional Theory
配分密度泛函理论是一种形式上精确的计算分子性质的方法，通过Kohn-Sham计算孤立碎片，通过整体配分势相互作用，该势是碎片密度的函数。给出了一个例子和后果进行了讨论。
2009-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Libxc: a library of exchange and correlation functionals for density functional theory
密度泛函理论的中心量是所谓的交换相关泛函。这个量包含了基态的所有非平凡的多体效应，在理论的任何实际应用中都必须近似。在过去的50年里，出现了数百个这样的近似，其中许多成功地坚持在电子结构社区和文献。在这里，我们提出了一个库，其中包含例程来评估许多这些泛函（约180）及其衍生物。
2012-06-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Combining density functional theories to correctly describe the energy, lattice structure and electronic density of functional oxide perovskites
功能氧化物钙钛矿是尖端技术应用的支柱。密度泛函理论（DFT）模拟是理解和设计钙钛矿材料的理论方法。然而，由于缺乏严格的固体理论基准，对DFT描述氧化物钙钛矿基本性质的可靠性的测试很少并且大多定义不清。在这里，我们提出了一个量子Monte Carlo基准研究DFT的原型钙钛矿钛酸钡$_{3}$（BTO）。这表明，没有DFT近似可以同时再现BTO的能量，结构和电子密度。选择DFT近似的传统协议是经验性的，并且不能检测到这个缺点。结合两种不同的非经验DFT方案“SCAN”和“HSE06”的方法能够准确地整体描述BTO。因此，组合DFT方法应被视为模拟氧化物钙钛矿的标准方法的有前途的替代方案。
2020-05-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Exploring dynamical magnetism with time-dependent density-functional theory: from spin fluctuations to Gilbert damping
我们用含时自旋密度泛函理论来研究动力学磁现象。首先，我们回顾局域自旋密度近似（LSDA）未能正确解释铁和其他巡游铁磁体顺磁态的磁涨落。接下来，我们构建了一个梯度依赖的密度泛函，不受这个问题的LSDA。然后，这个功能是用来推导，第一次，直接从含时密度泛函理论的微磁学的唯象吉尔伯特方程。在此基础上讨论了吉尔伯特阻尼的局限性和扩展，并与唯象理论和实验进行了比较。
2002-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Does hybrid density functional theory predict a non-magnetic ground state for delta-Plutonium?
杂化密度泛函理论（Hybrid density functional，简称HDFT）取代了部分密度泛函理论（density functional theory，简称DFT）中的精确Hartree-Fock（HF）交换，已被用于研究δ-钚的结构、磁性和电子性质。使用的精确Hartree-Fock交换分数为25%、40%和55%。与纯PBE泛函相比，PBE-HF杂化泛函的晶格常数相对于实验值有所扩展。对于55%的HF贡献，实现了非磁性的基态;否则，基态是反铁磁性的。5 f电子倾向于表现出轻微的离域或巡回的纯PBE功能和明确的本地化的混合功能，与5 f电子本地化的程度增加的HF交换量。总的来说，混合密度泛函的性能似乎并不优于纯密度泛函的delta-Plu。
2009-02-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Density Functional Theory for Field Theorists I
我总结了密度泛函理论（DFT）的语言熟悉的量子场论，并介绍了几个显然新颖的想法，为密度泛函的{ \it系统}近似的建设。我还注意到，至少在大的$K$近似下（$K$是电子自旋分量的数目），计算库仑光子场的量子有效作用量是比较容易的，它通过动量空间中的代数操作与密度泛函相关。
2015-03-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el hep-th
Nonuniqueness and derivative discontinuities in density-functional theories for current-carrying and superconducting systems
如果在密度泛函理论中加入适当的附加密度变量（分别为电流密度和超导序参量），那么载流和超导系统就可以在密度泛函理论中得到处理。在这里，我们表明，相应的共轭势（矢量和对势，分别）是{ \it不}唯一确定的密度。因此，这些广义密度泛函理论的Hohenberg-Kohn定理比原来的弱。我们给出了明确的例子，并探讨了一些后果。
2002-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
