Giant atomic magnetocrystalline anisotropy from degenerate orbitals around Fermi level
具有巨磁晶各向异性能（MAE）的纳米结构在设计小型化磁存储和量子计算器件中是期望的。通过从头算和模型计算，我们提出了特殊的p-元素二聚体和单原子吸附在匹配衬底上具有72-200 meV的巨原子MAE，并且具有室温结构稳定性。巨大的MAE来源于费米能级附近的简并轨道。更重要的是，我们开发了一个简化的量子力学模型来理解如何获得支撑磁性结构的巨大MAE的原理。这些发现和机制为在纳米结构中设计巨原子MAE提供了范例。
2016-12-27 cond-mat.mtrl-sci
Imaging of atomic orbitals with the Atomic Force Microscope - experiments and simulations
原子力显微镜（AFM）是一种机械轮廓技术，允许以原子分辨率成像表面。最近在减少这种技术的噪声方面取得的进展已经导致了一个分辨率水平，在这个分辨率水平上观察到了以前无法检测到的单原子图像的对称性。这些对称性与原子间力的性质有关。利用原子力显微镜（AFM）研究了Si（111）-（7 x7）表面，并利用化学和静电模型力模拟了AFM图像。详细解释了从针尖-样品力的图像的计算，并讨论了成像参数的影响。由于Si（111）-（7 x7）表面的结构是非常已知的，因此使用吸附原子图像的形状来确定尖端结构。讨论了原子轨道在原子力显微镜和扫描隧道显微镜上的可观测性。
2001-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Accurate atomic positions via local-orbital tomography with depth-dependent interactions
针对原子电子断层成像难以重建大物体的问题，提出将原子表示为局域轨道并建模深度依赖探针—物体相互作用的方法，使原子位置精度较传统方法提高两倍。
2024-01-23 cond-mat.mtrl-sci
A pure state decomposition approach of the mixed dynamic form factor for mapping atomic orbitals
我们演示了如何混合动态形状因子（MDFF）可以被解释为一个二次型。这使得有可能使用矩阵对角化方法来减少计算晶体中电子的非弹性散射时需要考虑的项的数量。它还以一种自然的方式导致了一个新的基础，有助于阐明潜在的物理学。新方法被应用到几个案例，以显示其通用性。特别是，预测直接成像晶体中的原子轨道。
2013-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid atomic orbital basis from first principles: Bottom-up mapping of self-energy correction to large covalent systems
提出了一种构造杂化原子轨道的方法，作为有限个一阶矩矩阵的近似公共本征态。它们的杂交和取向可以根据它们的预期邻域先验地调整。从Kohn-Sham（KS）单粒子态构建的Wannier函数对应物构成了一个标准正交多轨道紧束缚（TB）基，类似于锁定到其直接原子近邻的混合原子轨道，同时跨越KS状态的子空间。因此，所提出的基础不仅使主要单一TB参数从第一原则为每个最近的邻居债券涉及不超过两个轨道，无论其方向，但也有利于一个简单的路线转移等结构系统的TB参数完全通过映射的邻居和投影的轨道电荷中心。对于杂化的2s，2 p和3s，3 p价电子，发现在所提出的基础中对TB参数的自能校正（SEC）的空间范围主要局限于第三最近邻域内，从而允许将自能校正的TB参数从较小的参考系有效地转移到大得多的目标系统，其名义上的附加计算成本超过了在参考系中显式计算SEC所需的计算成本。所提出的方法承诺廉价的估计大共价体系的准粒子结构与可行的准确性。
2021-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic order of topological orbital moments in atomic-scale skyrmion lattices
本文利用自旋极化扫描隧道显微镜和DFT计算，在Ir/Re(0001)上的Fe单层中观测到原子尺度斯格明子晶格，揭示其由Dzyaloshinskii-Moriya与四自旋相互作用稳定，并发现垂直表面的局域拓扑轨道矩呈反铁磁序排列。
2024-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Density-operator theory of orbital magnetic susceptibility in periodic insulators
周期系统中均匀静态磁场的理论处理是具有挑战性的，因为相应的矢量位打破了哈密顿量的平移不变性。基于密度算子和微扰理论，我们提出了一个周期性的框架，为绝缘体，磁场的治疗任意阶的扰动，类似于广泛使用的计划电场。二阶项提供了一个新的，非常简单的，制定的宏观轨道磁化率周期绝缘体。我们验证后一个表达式使用紧束缚模型，从目前的理论分析和数值从一个有限的集群的大尺寸限制，具有良好的数值协议。
2011-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Numerical atomic orbitals for linear scaling
在固体和分子的密度泛函计算中，探讨了由数值原子轨道组成的基组的性能。为了优化基质量，同时保持严格的轨道局部化，线性标度计算需要，已经尝试了几种方案。最好的性能是根据这里提出的一个新的计划，以前的建议的灵活性产生的基集。的基础集进行了测试与收敛的平面波计算上的各种系统，包括共价，离子和金属。令人满意的收敛性（偏差显着小于基础理论的准确性）得到合理的小的基础尺寸，与以前的计划有明显的改善。在几种情况下，得到的基组的可移植性进行了测试，它被发现是令人满意的。
2001-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Linear scaling calculation of maximally-localized Wannier functions with atomic basis set
我们发展了一个线性标度算法，用于计算最大定域Wannier函数（MLWF）使用原子轨道基。通过O（N）的基态计算得到了密度矩阵（DM）。通过DM到原子轨道的投影和随后的O（N）正交化，我们得到初始正交局域轨道。这些轨道可以通过简单的Jacobi扫描在线性标度中最大限度地局部化。我们的O（N）方法是通过将其应用到水分子和纤锌矿氧化锌进行验证。通过计算氮化硼纳米管的MLWF，证明了新方法的线性标度行为。
2006-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid Gauge Approach for Accurate Real-Time TDDFT Simulations with Numerical Atomic Orbitals
针对数值原子轨道基组中速度规范忽略相位变化导致的计算误差，提出混合规范方法，同时纳入电场和矢量势，消除误差，为周期性系统超快动力学模拟提供准确可靠框架。
2025-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Orbital Design of Flat Bands in Non-Line-Graph Lattices via Line-Graph Wavefunctions
已知线图（LG）晶格具有来自以纯晶格对称性编码的布洛赫波函数的相消干涉的平坦带（FB）。在这里，我们开发了一个通用的原子/分子轨道设计原则，在非LG晶格的FB。基于原子轨道线性组合（LCAO）理论，我们证明了LG晶格中FB的波函数对称性可以转化为非LG晶格中的原子/分子轨道对称性.我们说明了这样的轨道设计的拓扑FB在三个二维非LG，正方形，三角形，和六边形晶格，其中所设计的轨道忠实地再现相应的格子对称性的棋盘格，Kagome，和Dopic-Kagome晶格，分别。有趣的是，基于相同的原理，还实现了具有高陈数的FB的系统设计。从根本上说，我们的理论丰富了FB物理;实际上，它显着扩大FB材料的范围，因为大多数材料在每个晶格位置有多个原子/分子轨道，而不是一个单一的s轨道在图论和通用晶格模型的规定。
2022-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Ehrenfest dynamics with localized atomic-orbital basis sets within the projector augmented-wave method
本文在 GPAW 代码中利用 Tomfohr-Sankey 近似方法实现了基于 LCAO 基组的 Ehrenfest 分子动力学，该方法在大幅降低计算成本的同时保持了令人满意的精度，特别适用于模拟需大量真空的离子辐照过程。
2025-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Coherent Bremsstrahlung in Imperfect Periodic Atomic Structures
本文研究了高能电子在由复杂原子系统组成的三维非理想周期晶格中运动的相干韧致辐射。根据原子中心分布的归一化概率密度函数，得到了描述相干和非相干对截面贡献的关系式。特别地，我们发现了复杂多原子单晶中相干韧致辐射的截面，讨论了相干过程的形成特点和应用的可能性。
2005-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Calculation of Berry curvature using nonorthogonal atomic orbitals
推导了计算非正交数值原子轨道（NAO）基上Berry曲率的完整公式，由于NAO基的数目通常大于Wannier基的数目，我们采用轨道收缩的方法来减小基的数目，在不显著降低计算精度的情况下，大大提高了计算效率.通过计算铁电体BaTiO $_3$和bcc Fe的Berry曲率以及Fe的反常霍尔电导率（AHC）来基准该公式。所得结果与有限差分法和文献中的结果非常吻合。我们发现Berry曲率的Kubo公式存在修正项。对于全NAO基组，两种方法之间的差异可以忽略不计，但对于缩减基组，校正项变大，在某些情况下可能不能忽略。在这项工作中开发的公式可以很容易地应用到非正交的广义Wannier函数。
2021-05-31 cond-mat.mtrl-sci
First-principles Study of Spin-wave Excitations of 3$d$ Transition Metals with Linear Combination of Pseudo-atomic Orbitals
利用推广的Bloch定理计算了3种$d$过渡金属（bcc-Fe，fcc-Co，fcc-Ni）在赝原子轨道线性组合（LCPAO）下的自旋刚度常数.通过拟合自旋波能量曲线得到自旋刚度常数，该曲线与总能量差和螺旋矢量有关。为了得到可靠的自旋刚度常数，我们还给出了自旋刚度常数随截止半径和轨道数的收敛性。在观测到自旋刚度常数收敛的截止半径和基轨道后，我们利用这两个参数，分别采用平均场近似和无规相位近似计算了居里温度。对于后一种近似，我们应用了所谓的德拜近似，这是为了减少非常显着许多所需的波矢来评估居里温度。我们声称我们的结果与其他计算和实验都很好地符合。
2019-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Velocity-gauge real-time TDDFT within a numerical atomic orbital basis set
实时含时密度泛函理论（RT-TDDFT）的速度规范形式可以有效地模拟激光场与固体系统的相互作用。本文讨论了在原子轨道线性组合（LCAO）基组框架下，电子动力学的速度规范RT-TDDFT方程的实现。从我们的LCAO实现，电子响应周期性系统的弱和强激光场，得到的数值结果进行比较，从建立的实空间网格和全电位线性增广平面波方法。讨论了基于LCAO的方案在涉及核心电子激发的极紫外和软X射线光谱学中的潜在应用。
2017-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Implementation of Generalized Bloch Theorem Using Linear Combination of Pseudo-Atomic Orbitals
我们采用伪原子轨道线性组合（LCPAO）作为基组，实现了基于第一性原理计算的广义Bloch定理。为了在代码中测试我们的实现，我们检查了在实验或其他计算中已经报道的三个系统，即，一维模型系统中的载流子诱导的自旋螺旋基态、bcc-Fe的自旋刚度和锯齿形石墨烯纳米管中的自旋刚度。我们证实，我们的实施给出了良好的协议与实验。基于这些结果，我们相信，我们的实施的广义布洛赫定理使用LCPAO是有用的预测复杂的磁性材料的性质。我们还预测了一个大的减少（增强）的自旋刚度的电子（空穴）掺杂的边缘石墨烯纳米铁磁态。
2018-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Embedded-Cluster Calculations in a Numeric Atomic Orbital Density-Functional Theory Framework
我们将全电子电子结构代码FHI-aims集成到通用ChemShell软件包中进行固态嵌入（QM/MM）计算。在这个集成的一个主要任务是赝势功能到FHI的实施，目的是描述阳离子在QM/MM边界通过有效的核心电位，从而防止虚假的电子密度过极化。基于数值原子轨道基组，FHI-aims提供了特别有效的访问精确交换和二阶微扰理论，使建立的QM/MM设置的混合和双混合水平DFT计算的固体系统的理想工具。我们通过计算Fe取代的ZSM-5沸石骨架中Fe的还原电位和TiO 2（110）上（光）催化水氧化的反应能曲线来说明这种能力。
2014-04-08 cond-mat.mtrl-sci
DFT+$U$ within the framework of linear combination of numerical atomic orbitals
我们提出了一个制定和实施的DFT+ \textit{U}方法的数值原子轨道（NAO）的线性组合的框架内。我们的实现不仅可以实现单点总能量和电子结构计算，而且还可以访问原子力和应力，从而允许周期性系统的完整结构弛豫。此外，我们的实现允许一个处理非共线自旋纹理，自旋轨道耦合（SOC）的效果处理自洽。我们的实现背后的关键方面是一个合适的定义的相关子空间时，使用具有相同的角动量的多个原子轨道，这是通过“Mulliken电荷投影仪”的$d/f$角动量通道内的第一个（最本地化的）原子轨道构建。重要的Hubbard $U$和Hund $J$参数可以从汤川型的屏蔽库仑势中估计出来，屏蔽参数可以半经验地选择，也可以从费米子-费米屏蔽模型中确定。对四种后过渡金属一氧化物体系进行了基准计算，MnO、FeO、CoO和NiO，以及5个$d$电子化合物IrO $_2$。对于前一种类型的系统，我们检查我们的DFT+ $U$实现计算带隙，磁矩，电子能带结构，以及力和应力的性能;对于后者，我们的DFT+ $U$ +SOC实现的功效进行评估。与现有的实验结果，特别是与其他实施方案的结果进行了系统的比较，这表明我们的NAO为基础的DFT+ $U$形式主义和实施的有效性。
2022-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Tight-binding calculations of optical matrix elements for conductivity using non-orthogonal atomic orbitals: Anomalous Hall conductivity in bcc Fe
我们提出了一个通用公式的紧束缚表示的动量矩阵元素计算电导率的基础上的Kubo-Greenwood公式使用原子轨道，这是在一般情况下不正交于其他轨道在不同的网站。特别是，位置矩阵元素被证明是重要的提供准确的动量矩阵元素。该通用公式适用于标准正交基和非标准正交基，仅需要紧束缚表示中已包含的位置矩阵元素和成分的信息。然后，我们研究了异常霍尔电导率的标准例子，铁磁bcc铁，由第一性原理紧束缚哈密顿量。通过假设换相关系$\hat{\vec{p}} = (i m_e/\hbar) [\hat{H},\hat{\vec{r}}]$，所得到的频率依赖的霍尔电导率被发现与现有的理论和实验结果吻合得很好。通过引入合理的带宽重整化，可以得到与实验更好的一致性，证明了bcc Fe中3个$d$轨道之间的强相关性.由于紧束缚哈密顿量可以在使用在自洽计算之前生成的原子基函数完成第一原理计算之后直接获得，因此导出的公式对于那些第一性原理计算特别有用。
2018-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Self-energy corrected tight binding parameters for few p-block semiconductors in the hybridized atomic orbital basis constructed from first principles
我们提出了自能校正紧束缚（TB）参数的基础上的定向杂化原子轨道构造的第一性原理，纳米金刚石以及散装金刚石和锌的13，14和15族元素的2 p，3 p和4p块的结构。随着前沿轨道的主量子数的增加，对带隙的自能修正（SEC）的降低以及因此对占主导地位的原子间TB参数的自能修正（SEC）的降低在块体中比在纳米金刚石中快得多，因此不能从块体转移到纳米结构。然而，TB参数从较小的纳米金刚石转移到大得多的专门通过映射的原子的邻域不限于最近的邻居，被发现呈现HOMO-LUMO间隙的较大的纳米金刚石与几百个原子在DFT以及DFT+ G 0 W 0水平的明确计算值良好的协议。TB参数及其SEC在2 p ~ 3 p区间变化很大，但在3 p ~ 4p区间变化很小，而在各区间内变化很慢，这意味着SEC随主量子数增加而跨区间转移的可能性。证明容易转移的自能校正TB参数的混合轨道的基础上，从而保证计算成本低廉的估计具有数千个原子的大型有限系统的准粒子电子结构。
2021-06-20 cond-mat.mtrl-sci
The role of atomic orbitals of doped earth-abundant metals on designed copper catalytic surfaces
设计高活性或高选择性的地球上丰富的金属催化加氢是一个普遍的挑战。在这里，我们展示了一个有效的计算方法的基础上的逆分子设计理论，确定性地寻找最佳的结合位点的Cu（100）表面通过掺杂Fe和/或Zn，并找到了一个稳定的Zn掺杂Cu（100）表面与H-原子的结合能最小。我们使用一种新的量子化学方法，称为轨道特异结合能分析，分析了最佳结合位点的电子结构原因。与表面Cu原子的3d轨道相比，表面Zn原子的3d轨道的结合能贡献和参与较小，受Cu原子电子耦合的影响也较小.我们的研究为使用地球丰富的金属设计催化剂提供了宝贵的绿色化学见解，并可能导致新型铜基地球丰富合金的开发，用于重要的催化加氢应用，例如木质素降解或二氧化碳转化。
2017-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Atomic orbital self-energy and electronegativity
在这项工作中，原子计算内的局部密度和广义梯度近似的交换和相关密度泛函内密度泛函理论提供准确的周期性趋势的第一电离能和电子亲合能的原子系列从氢到氙。电负性是直接从Mulliken公式确定的，并且通过使用Slater-Janak的过渡态或通过计算过渡到离子所涉及的轨道的静电自能来等效地计算。最后，与其他理论和实验结果，包括Mulliken-Jaffé的电负性标度进行了比较。
2016-11-02 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
All-electron Quasiparticle Self-consistent GW for Molecules and Periodic Systems within the Numerical Atomic Orbital Framework
Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；The NOMAD Laboratory at the Fritz Haber Institute of the Max Planck Society（马克斯·普朗克学会弗里茨·哈伯研究所NOMAD实验室）
本文提出了一种基于数值原子轨道框架的全电子准粒子自洽GW方法，用于分子和周期系统，通过空间-时间形式和局部分辨率-体积近似处理两电子量，并展示了该方法在分子和晶体中的系统基准计算结果，验证了其在计算分子电离势和周期系统准粒子带隙方面的可靠性。
2026-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Experimental verification of orbital engineering at the atomic scale: charge transfer and symmetry breaking in nickelate heterostructures
外延应变、层限制和反转对称破缺是控制复杂金属氧化物电子和原子尺度结构性质的有力新方法。镍酸盐异质结构，基于RENiO $_3$，其中RE是三价稀土阳离子，已被证明是相关的模型系统，因为轨道占有率，简并，因此，电子/磁性可以改变作为外延应变，层厚度和超晶格结构的函数。一个这样的最近的例子是三组分LaTiO $_3$-LaNiO $_3$ -LaAlO $_3$超晶格，其由于其界面偶极电场而表现出电荷转移和轨道极化。对未来的电子和磁性器件应用这些参数的控制的关键一步是开发的八面体网络的界面应变和电场的响应的幅度和范围的理解。因此，需要一种方法，提供原子尺度的分辨率和灵敏度对当地的八面体扭曲和轨道占用。在这里，我们采用原子分辨率成像加上电子光谱和第一性原理理论，研究界面电荷转移和对称性破缺的三组分镍酸盐超晶格系统中的作用。我们发现，几乎完全的电荷转移之间发生的LaTiO $_3$和LaNiO $_3$层，导致在Ni $^{2+}$价态。我们进一步证明，这种电荷转移是高度本地化的范围内的LaNiO $_3$层的约1个单位电池。这里提出的结果提供了重要的反馈，旨在稳定新的电子相，是无法通过传统的散装或外延膜的方法合成的努力。
2016-12-16 cond-mat.mtrl-sci
First principle calculations of conductance within plane wave basis set via nonorthogonal Wannier-type atomic orbitals
我们提出了一个平面波/赝势实现的方法来计算纳米结构的电子输运性质。电导率是通过格林函数形式体系中的Landauer公式计算的。非正交的Wannier型原子轨道是通过虚轨道和占据的Kohn-Sham轨道的连续幺正旋转得到的，然后是两步变分定域。我们使用这些非正交的Wannier型原子轨道划分Kohn-Sham哈密顿到电极接触电极子矩阵。系统的电极部分由两个金属团簇与额外的离散能级的洛伦兹展宽。我们研究了我们的实现通过建模的Na原子线的传输特性。我们的研究结果表明，与适当的水平加宽的小集团模型的接触再现奇-偶振荡的电导作为纳米线长度的函数。
2005-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comment to "Imaging the atomic orbitals of carbon atomic chains with field-emission electron microscopy"
在线性原子链的场发射电子显微镜中观察到稳定的双峰图案需要破坏轴对称的稳定机制，这未被Mikhailovskij等人[Phys. Rev. B 80，165404（2009）]正确识别。使用微观计算，我们将观察到的图案归因于链连接的配体产生的对称性破缺，加上碳π键交替。
2010-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Liquid Water through Density-Functional Molecular Dynamics: Plane-Wave vs Atomic-Orbital Basis Sets
我们确定和比较结构，动力学和电子性质的液态水在附近的环境条件下，通过密度泛函分子动力学模拟，当使用平面波或原子轨道基组。在这两个框架中，电子结构和原子力的自洽确定在同一理论方案的基础上的非局部密度泛函占范德华相互作用。在这两个框架内实现的液态水的整体性质是非常一致的。因此，我们的研究支持平面波或原子轨道基组的实现产生等效的结果，可以不加区别地用于液态水或水溶液的研究。
2016-07-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Wannier function localisation using Bloch intrinsic atomic orbitals
本文将IAO方法扩展至晶体体系，提出一次性非绝热万尼尔化程序对齐布洛赫函数相位，实现高效万尼尔函数局域化，并在CO/MgO吸附等固态体系中验证了其有效性。
2024-06-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Modular implementation of the linear and cubic-scaling orbital minimization methods in electronic structure codes using atomic orbitals
本文在 SIESTA 中模块化实现轨道最小化方法，借助 DBCSR、ScaLAPACK、MatrixSwitch 与 libOMM 支持稀疏/稠密矩阵和大规模并行，并验证线性缩放求解器在数百原子绝缘体系中的性能优势。
2023-04-26 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Orbital occupation, atomic moments and magnetic ordering at interfaces of manganite thin films
我们在La_（0.7）Sr_（0.3）MnO_3超薄膜的Mn L_（2，3）边进行了X射线线性和圆磁二向色性实验。我们的测量结果表明，反铁磁（AF）绝缘相是稳定的Mn 3d轨道的界面重排，尽管相关的磁致伸缩各向异性效应的双交换铁磁（FM）金属相。因此，Mn的原子磁矩取向以及它对应变的反应方式在FM和AF相中不同。在某些情况下，FM绝缘（FMI）阶段添加到AF和FM。其独特的磁性包括面内磁各向异性和部分释放的轨道矩淬火。然而，FMI阶段似乎与其他阶段几乎没有耦合。
2009-06-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Orbital magnetization in periodic insulators
在Wannier表象下，我们导出了周期绝缘体的轨道磁化强度的表达式。磁化被证明是由两个贡献，一个明显的一个与内部循环的散装Wannier函数在内部，和一个意想不到的一个所产生的净电流进行Wannier函数附近的表面。每一个贡献都可以用规范不变的Bloch函数表示为一个体性质。我们的表达式进行了验证，通过比较有限和周期性样品的数值紧束缚计算。
2005-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large-amplitude periodic atomic vibrations in diamond
本文用群论方法研究了金刚石晶格的对称非线性简正模。对于其中的两个模式，分别对应于有和没有单胞倍增的振动态，我们给出了它们的原子图案和动力学性质，这些都是基于密度泛函理论的从头算模拟得到的.
2018-11-15 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Leveraging Orbital Information and Atomic Feature in Deep Learning Model
基于材料的微观结构预测材料性能一直是一个具有挑战性的问题。最近，许多深度学习方法被开发用于材料性能预测。在这项研究中，我们提出了一个晶体表示学习框架，轨道CrystalNet，OCrystalNet，它包括两个部分：原子描述符生成和图形表示学习。在OCrystalNet中，首先将轨道场矩阵（OFM）和原子特征结合起来，构造OFM-特征原子描述符，然后将原子描述符作为原子嵌入原子键消息传递模块，利用晶体图的拓扑结构学习晶体表示.为了证明OCrystalNet的能力，我们在Material Project数据集和JARVIS数据集上执行了许多预测任务，并将我们的模型与其他基线和最先进的方法进行了比较。为了进一步展示OCrystalNet的有效性，我们对我们的模型进行了消融研究和案例研究。结果表明，我们的模型有各种优势，比其他国家的艺术模型。
2022-10-29 cond-mat.mtrl-sci cs.AI cs.LG
Maximally localized Wannier function within linear combination of pseudo-atomic orbital method: Implementation and applications to transition-metal-benzene complex
利用伪原子轨道线性组合方法构造了最大定域Wannier函数。详细的分析，使用MLWFs适用于三个密切相关的材料，单苯（Bz）分子，有机金属钒Bz无限链，和V $_2$ Bz $_{3}$三明治集群。结果表明：（1）对于无限长链，Kanamori和Terakura关于铁磁（FM）态稳定性机制的基本假设是正确的;（2）对于V $_2$ Bz $_3$，边缘Bz s和中间Bz之间的轨道能量差所起的重要作用是新发现的：边缘Bz s的p个$δ$态的在位能量高于中间Bz的p个$δ$态的在位能量，这进一步降低了V $_2$ Bz $_3$的FM稳定性。
2009-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Atomic Decompositions of Periodic Electronic-Structure Simulations
本文提出基于晶体高斯型轨道局域化线性组合的新理论，将周期性体系的Kohn-Sham密度泛函模拟分解为物理合理的原子贡献，并通过分子聚合物和晶体多晶型的内聚能分解验证了其有效性。
2024-09-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Periodic implementation of the random phase approximation with numerical atomic orbitals and dual reciprocal space grids
本文提出基于局域原子轨道、原子对密度拟合和双k网格的并行化RPA实现，适用于二维体系，并通过CO/MgO(001)吸附能计算验证了其准确性与可靠性。
2025-08-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Atomic adsorption on pristine graphene along the Periodic Table of Elements - From PBE to non-local functionals
石墨烯上原子吸附的理解对于许多先进技术具有高度重要性。在这里，我们提出了一个完整的数据库的原子吸附能的元素周期表的原子序数86（不包括镧系元素）的原始石墨烯。用投影缀加波（PAW）方法和PBE、长程色散相互作用修正的PBE（PBE+D2，PBE+D3）以及非定域vdW-DF 2方法计算了能量。包括分散相互作用导致所有的调查元素的放热吸附。分散相互作用被认为是特别重要的低原子量的碱土金属，钴和S-金属（第11和第12组），高原子量的P-元素和稀有气体的吸附。我们讨论了所观察到的吸附趋势沿集团和行的周期表，以及一些计算方面的建模原子吸附石墨烯。
2017-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Localized orbital scaling correction for periodic systems
密度泛函理论以可接受的计算成本提供准确的结构预测，但常用的近似值会受到离域误差的影响;这会导致对有限和散装系统的能带隙、能级排列和界面处的电子分布等数量的预测不准确。利用轨道在空间和能量上的局域化，发展了局域轨道标度修正（LOSC）方法来修正离域误差。这些定域轨道跨越被占据和未被占据的空间，并且可以具有分数占据，以便校正总能量和单电子能量本征值。我们将LOSC方法推广到周期系统，其中所采用的定域轨道是对偶定域Wannier函数。在光的局部轨道之间的静电相互作用的体环境的影响，我们修改的LOSC能量校正，包括屏蔽库仑核。对于一组测试的半导体和大间隙绝缘体，我们表明，屏蔽LOSC（sLOSC）方法始终提高了带隙相比，父密度泛函近似。
2022-05-31 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Calculation of electron density of periodic systems using non-orthogonal localised orbitals
本文讨论了用非正交定域轨道构造的周期晶体的电子密度的计算方法。我们证明，现有的方法的基础上的矩阵扩展的逆重叠矩阵成幂级数时，轨道是高度本地化的（例如离子系统）只能使用。在其他情况下，包括共价晶体或具有中间类型的化学键的晶体，这种方法可能在数值上效率低下或完全失败。相反，我们提出了一个精确的和数值上有效的方法，可用于轨道的实际任意本地化。理论说明了一个模型系统的数值计算。
2004-01-21 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus physics.comp-ph
Orbital reflectometry
d轨道的占据控制着过渡金属氧化物中原子间电子转移的大小和各向异性，从而对它们的化学键和物理性质产生关键影响。表面和界面处轨道占据的原子尺度调制被认为是导致磁性和输运性质大规模变化的原因，但迄今为止还不能以定量的方式进行探测。在这里，我们表明，它是可以得到定量的，空间分辨的轨道偏振分布从软X射线反射率数据，而不诉诸模型计算。我们证明了该方法是足够灵敏的，以解决在相邻的原子层的LaNiO 3-LaAlO 3超晶格的Ni e_g轨道的占领的差异为3%，在良好的协议与从头计算的电子结构计算。在原子尺度上定量关联理论和实验的可能性为d-电子材料的轨道物理开辟了许多新的前景。
2010-12-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Self-assembly of parallel atomic wires and periodic clusters of silicon on a vicinal Si(111) surface
用扫描隧道显微镜（STM）研究了硅在邻位Si（111）表面同质外延生长初期台阶边缘的自组装。在400 ~ 300 ℃的很窄的生长温度范围内，得到的原子结构从0.7 nm宽的平行线阵列急剧变化为直径约2 nm、周期为2.7 nm的一维排列周期团簇。这些纳米结构有望在硅量子计算机的未来发展中发挥重要作用。导致这种不同的结构的机制进行了讨论。
2005-07-11 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Closest Wannier functions to a given set of localized orbitals
提出一种非迭代的极分解方法计算最接近Wannier函数，通过引入平滑窗口和Bloch函数解决能带解纠缠，在多种材料中准确重现能带并有效计算原子电荷。
2023-06-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Orbital Hall effect and orbital edge states caused by s electrons
该研究提出轨道霍尔效应的原子间贡献新机制，证明纯s电子构成的波包沿摆线轨迹运动时可输运轨道角动量，并以单s轨道kagome晶格为最小模型，在表面态中观测到电子摆线运动。
2023-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
GPU Acceleration of Numerical Atomic Orbitals-Based Density Functional Theory Algorithms within the ABACUS package
针对第一性原理密度泛函理论算法计算量大、难以应用于大体系的问题，研究人员利用GPGPU加速ABACUS软件中的电子结构算法，设计了哈密顿量构建与对角化及相关力、应力计算的GPU算法，在10444原子的扭转双层石墨烯体系中验证了加速效果。
2024-10-10 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Two-dimensional orbital-obstructed insulators with higher-order band topology
本文在 $P$-$3m1$ 单层材料中发现并系统研究了轨道介导的原子阻塞相，通过紧束缚模型与第一性原理计算揭示其电荷中心失配、填充反常及边界态机制，并给出候选材料清单。
2025-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fast and Scalable GPU-Accelerated Quantum Chemistry for Periodic Systems with Gaussian Orbitals: Implementation and Hybrid Density Functional Theory Calculations
针对平面波基组下固态材料杂化DFT模拟的HF交换计算瓶颈，提出基于高斯轨道的GPU加速周期性系统积分算法，集成于TeraChem中可单卡模拟大晶胞，支持多GPU并行，助力扩展材料性质与动力学模拟。
2024-10-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Orbital Edelstein effect of electronic itinerant orbital motion at edges
本研究聚焦边缘处原子间轨道角动量引发的轨道Edelstein效应，通过晶格模型揭示边缘OAM累积及电子摆动的作用，指出无体边对应，拓展了轨道物理到高阶拓扑绝缘体的研究范围。
2024-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imprinted atomic displacements drive spin-orbital order in a vanadate perovskite
本文通过在YVO$_3$同构衬底不同晶面上沉积外延薄膜实现原子位移方向性印迹，发现其能驱动不同的自旋-轨道序模式，为超越传统应变工程的材料设计提供了新途径。
2024-09-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Periodic Artifact Reduction in Fourier transforms of Full Field Atomic Resolution Images
Cornell University（康奈尔大学）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）
离散傅里叶变换是高分辨率扫描/透射电子显微镜（S/TEM）中最常用的工具之一。然而，当计算傅里叶变换时，施加周期性边界条件，并且图像边缘之间的尖锐不连续性导致沿着倒易空间轴的交叉图案伪影。这种伪影会干扰原子分辨率图像的倒易晶格峰的分析。在这里，我们证明了最近开发的周期性加平滑分解技术提供了一个简单，有效的方法，可靠地去除工件造成的边缘不连续性。在该方法中，通过减去平滑背景来减少边缘伪影，该平滑背景求解具有由图像边缘设置的边界条件的泊松方程。与传统的加窗傅里叶变换不同，周期加平滑分解在图像的整个视场中保持尖锐的倒易晶格峰。
2022-10-14 cond-mat.mtrl-sci cs.CV eess.IV
Energy Window Muffin Tin Orbitals (EWMTO) and Energy Window Linear Muffin Tin orbitals (EWLMTO) within the Atomic Sphere Approximation (ASA)
本文提出EWMTO和EWLMTO两种基于MTO思想的高效基组，利用迭代过程中上一步的本征态信息选择基组能量，并在ASA下将Bessel函数能量取为零，适用于大晶胞密堆积材料的电子结构计算。
2025-02-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
