Augmented Roothaan-Hall Hessian Applied to Spin-Restricted Open-Shell Density-Functional Theory
将增强型Roothaan-Hall Hessian形式推广到自旋限制开壳层波函数的自洽场优化中，提出了一种高效优化算法，能快速找到精确的SCF最小值，并统一了不同DFT形式的数值实现。
2026-10-07 physics.chem-ph
Holomorphic Density Functional Theory
用Hartree-Fock（HF）或Kohn-Sham密度泛函理论（KS-DFT）表示的自洽场（SCF）近似都有可能产生多个解。然而，使用HF或KS-DFT确定的多个解决方案之间的正式关系仍然是未知的。通过引入一个参数化的泛函，我们研究了HF或KS-DFT的多个SCF解之间的联系。使用氢分子和电子转移模型，我们连续地将多个解从HF势映射到KS-DFT描述。我们发现，多个解决方案可以合并和消失的功能的变化，形成一个直接的类比，真正的HF解决方案消失沿分子结构的变化。为了克服这种消失的解决方案，我们开发了一个复杂的分析扩展DFT -“全纯DFT”的方法-，允许每个SCF定态解析继续在所有的分子结构和交换相关泛函。
2020-08-06 physics.chem-ph
Exploiting the hessian for a better convergence of the SCF RDMFT procedure
针对RDMFT自洽优化收敛慢的问题，本文提出利用含耦合项的能量海森矩阵加速收敛，并因精确海森代价过高而测试了基于廉价精确部分与BFGS更新的近似方案。
2024-05-06 physics.chem-ph
Variational density functional calculations of excited states via direct optimization
变分密度泛函理论方法在研究激发态电子时受到常用自洽场方法的限制。一种基于直接优化方法以及最大重叠法的方法，并与先前提出的SCF策略的性能进行比较。激发态的解决方案对应于鞍点的能量作为电子自由度的函数。这里提出的方法利用一个预条件确定的帮助下，最大重叠法，以指导收敛到一个目标的n阶鞍点。该方法被发现是更强大的，收敛速度比以前提出的SCF方法为一组89激发态的分子。一个有限的内存制定的对称秩一方法更新的逆海森的发现，以提供最佳的性能。一氧化碳分子的圆锥形交叉计算不诉诸分数占用数。利用自相互作用修正泛函计算了氢原子的激发态和氢分子的双激发态。对于这些体系，发现自相互作用修正可以提高激发态密度泛函计算的精度。
2020-08-28 physics.chem-ph
A Sparse SCF algorithm and its parallel implementation: Application to DFTB
我们提出了一个算法和它的并行实现解决Hartree-Fock或密度泛函理论中遇到的自洽问题。该算法利用矩阵的稀疏性，通过使用本地分子轨道。该实现允许有效地利用现代对称多处理（SMP）计算机体系结构。作为第一个应用程序，该算法被用于密度泛函的紧束缚方法，其中大部分的计算时间是花在线性代数例程（对角化的Fock/Kohn-Sham矩阵）。我们表明，与此算法（i）单点计算非常大的系统（数百万个原子）可以在大型SMP机器上执行（ii）涉及中等规模系统的计算（1~000- 100万个原子）也有很强的加速能力，可以在标准服务器上有效地运行。可以控制分子轨道系数的偏离，使得它保持小于SCF收敛标准。
2014-02-12 cs.DC physics.chem-ph physics.comp-ph
DeepHartree: A Poisson-Coupled Neural Field for One-Shot Density Functional Theory
College of Chemical and Biological Engineering Zhejiang University（浙江大学化学工程与生物工程学院）；Institute of Zhejiang University – Quzhou（浙江大学衢州研究院）
DeepHartree通过与泊松方程耦合的神经场，加速了线性组合原子轨道密度泛函理论的SCF求解，解决了计算瓶颈问题，实现了跨基组和系统的零样本迁移能力。
2026-10-14 physics.chem-ph
Efficient Treatment of Relativistic Effects with Periodic Density Functional Methods: Energies, Gradients, and Stress Tensors
本文提出在周期性DFT中同时处理标量相对论效应和自旋-轨道相互作用的SCF方法，支持mGGA水平能量与梯度及应力张量计算，并实现两种非共线DFT形式，验证了其对离散和周期性体系电子结构的高效性与重要性。
2024-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Imaginary-time time-dependent density functional theory and its application for robust convergence of electronic states
可靠和稳健的收敛到电子基态的密度泛函理论（DFT）Kohn-Sham（KS）计算仍然是一个棘手的问题，在许多系统的利益。在这种情况下，电荷晃动会延迟或完全阻碍收敛。在这里，我们使用的方法的基础上变换的时间依赖的DFT方程的虚时间，其次是时间演化，作为一个可靠的替代自洽场（SCF）的程序，用于确定KS基态。我们讨论了这种方法的理论和技术方面，并表明，KS基态应被预期为长虚时输出的演变，独立的交换相关功能或用于模拟系统的理论水平。通过保持单粒子波函数和电子密度之间的自洽性，在整个定态的确定，我们的方法避免了在SCF遇到的典型困难。为了证明我们的方法的可靠性，我们将其应用到选定的系统，努力收敛SCF计划。此外，通过van Leeuwen定理，我们肯定了虚时TDDFT的物理意义，证明它在统计力学的某些主题中的使用，如在计算虚时路径积分。
2019-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Revisiting Artifacts of Kohn-Sham Density Functionals for Biosimulation
研究常见近似Kohn-Sham密度泛函自相互作用误差导致的电荷离域化问题，发现其引发HOMO-LUMO能隙消失及SCF求解失败，提出用准牛顿求解器解决，并指出范围分离杂化泛函可部分改善该缺陷。
2024-07-11 physics.atm-clus physics.chem-ph
Testing excited-state energy density functional and potential with the ionization potential theorem
利用电离势定理对修正的局域自旋密度泛函和相应的激发态局域势进行了检验。该泛函是通过分裂$k$ -空间构造的。由于它的泛函导数不易求出，相应的势通过与基态对应物的类比给出。为了进一步精确地计算最高占据轨道能量$ε_{max}$，通过采用van Leeuwen和Baerends修正来修正电势的渐近行为。然后将如此获得的$ε_{max}$与使用MLSD泛函计算的$Δ$ SCF电离能进行比较。结果表明，两者相当准确地匹配。
2013-08-20 cond-mat.other physics.atom-ph physics.chem-ph
Learning the Kohn-Sham map with neural operators for quasi-linear scaling density functional theory
California Institute of Technology（加州理工学院）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
该研究提出用SE(3)等变傅里叶神经算子学习Kohn-Sham映射，实现无轨道、准线性标度的DFT，可在单个GPU上完成含82500个价电子的镁位错密度计算，精度达到Kohn-Sham DFT水平。
2026-08-26 cs.AI physics.chem-ph
Role of electronic localization in the phosphorescence of iridium sensitizing dyes
本文对有机光电子器件中常用的三种铱染料Ir（ppy）3、FIrpic和PQIr进行了系统的研究。我们表明，电子相关性在确定这些系统中的激发态能量中起着至关重要的作用，由于本地化的电子在Ir d轨道上。电子本地化捕获的混合泛函内的时间相关的密度泛函理论（TDDFT）和Hubbard模型修正内的delta-SCF方法。对这两种方法的性能进行了比较研究，结果与实验结果吻合较好。Hubbard校正泛函提供了进一步的洞察本地化的电子和激发态的电荷转移字符。所获得的洞察力使我们能够评论设想的功能化策略，以提高这些系统的性能。补充讨论的增量SCF方法，以填补文献中的一些空白。
2012-09-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Excited States from Quasiparticle Hamiltonian Based on Density Functional Theory
Duke University（杜克大学）；Department of Chemistry, Duke University（杜克大学化学系）；Department of Chemistry and Department of Physics, Duke University（杜克大学化学系和物理系）
本文提出基于密度泛函理论的准粒子哈密顿量方法，用于描述多配置态的激发态，其在价单线态和电荷转移激发态上的表现与Bethe-Salpeter方程相当，在价三线态和Rydberg态上表现更优。
2026-04-29 physics.chem-ph
Projected Commutator DIIS Method for Accelerating Hybrid Functional Electronic Structure Calculations
Pulay提出的换位子直接反演迭代子空间方法（换位子DIIS或C-DIIS）是量子化学中用于加速Hartree-Fock理论和Kohn-Sham密度泛函理论中自洽场（SCF）迭代收敛的一种有效方法。C-DIIS方法需要显式存储密度矩阵、Fock矩阵和换位子矩阵。因此，该方法只能用于具有相对较小的基集的系统，例如高斯基集。我们开发了一种新的方法，使C-DIIS方法可以有效地用于电子结构计算与大的基组，如平面波的第一次。其关键是将密度矩阵和换位子矩阵投影到称为规范固定矩阵的辅助矩阵上。由此产生的投影矩阵-DIIS方法（PC-DIIS）仅对与Kohn-Sham轨道组成的相同维度的矩阵进行操作。该方法的成本是可比的大基组计算中使用的标准电荷混合计划。PC-DIIS方法是规范不变的，这保证了它的性能相对于Kohn-Sham轨道的任何幺正变换是不变的。我们证明，PC-DIIS方法可以被看作是一个非线性问题的迭代特征值求解器的扩展。我们使用PC-DIIS方法加速Kohn-Sham密度泛函理论计算与混合交换相关泛函，并证明其优越的性能相比，常用的嵌套两级SCF迭代程序。
2017-08-22 physics.chem-ph physics.comp-ph
Does the total energy difference method for modelling core level photoemission fail for bigger molecules?
University of Tartu（塔尔图大学）
本文通过计算和实验重新审视了蒽酮的气相光电谱，发现实验结果与基于SCAN功能的ΔSCF计算一致，表明ΔSCF方法在大分子中仍适用。
2026-04-07 physics.chem-ph physics.comp-ph
Excited state orbital optimization via minimizing the square of the gradient: General approach and application to singly and doubly excited states via density functional theory
我们提出了一种通用方法来收敛任何量子化学轨道优化过程的激发态解，而没有变分崩溃的风险。当通过有限差分方法实现时，所得到的平方梯度最小化（SGM）方法仅需要解析能量/拉格朗日轨道梯度，并且仅花费基态轨道优化（每次迭代）的3倍。将SGM应用于单决定子$Δ$自洽场和自旋纯化受限开壳层Kohn-Sham（ROKS）方法，研究了轨道优化DFT激发态的精确性.结果发现，SGM可以收敛具有挑战性的状态，其中最大重叠方法（Maximum Overlap Method，简称SGM）或类似方法要么崩溃到基态，要么无法收敛。我们还报告说，$Δ$ SCF/ROKS预测高度准确的双激发态（这是无法通过TDDFT）的激发能。还发现通过ROKS获得的单激发态相当准确，特别是对于挫败（半）局部TDDFT的里德堡态。我们的研究结果表明，轨道优化的激发态DFT方法可以用来推动过去的限制TDDFT的双激发，电荷转移或里德伯态，使它们成为一个有用的工具，实用的量子化学工具箱研究大系统中的激发态。
2019-11-12 physics.chem-ph quant-ph
Equivariant Flow Matching for Electron Density Prediction
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
针对DFT计算成本高的问题，本文提出SE(3)等变流匹配模型OrbFlow，预测GTO系数生成电子密度，在QM9和MD基准上显著降低密度误差并减少SCF迭代。
2026-10-05 cs.AI physics.chem-ph
5,6-dihydroxyindole-2-carboxylic acid (DHICA): a First Principles Density-Functional Study
我们报告了5，6-二羟基吲哚-2-羧酸（DHICA）和几种还原形式的第一性原理密度泛函计算。DHICA和5，6-二羟基吲哚（DHI）被认为是真黑素的基本结构单元。我们的研究结果表明，羧基化对分子的物理性质有显着的影响。特别是，各种氧化还原形式的相对稳定性和HOMO-LUMO间隙（用$Δ$ SCF方法计算）受到强烈影响。我们预测，与DHI相反，未成对电子的密度，因此ESR信号，在DHICA是微不足道的小。
2004-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Tuning Range-Separated Density Functional Theory for Photocatalytic Water Splitting Systems
我们讨论了特定系统的优化远程分离密度泛函理论（DFT）的预测相关的电子性质的光催化循环的基础上的Ir（III）光敏剂（IrPS）。特别注意的是电荷转移特性，这是至关重要的光激发动力学，但不能正确地描述通过传统的DFT。讨论了利用$Δ$ SCF方法优化IrPS及其衍生物和与电子给体和受体的配合物在光催化制氢中的距离分离参数。特别注意的是通过极化连续介质模型的描述中出现的问题。
2015-01-27 physics.atm-clus physics.chem-ph
Density Functional Theory for Electronic Excited States
本章介绍电子激发态DFT的两类扩展方法：线性响应TDDFT的精度、问题及Delta-SCF修正方案，还有显含时TDDFT的原理与强/弱场下的应用场景。
2022-04-21 physics.chem-ph
State-specific density functionals for excited states from ensembles
本文利用系综密度泛函理论和激发态低密度极限，提出一种基于ΔSCF的激发态特定态密度泛函近似，有效解决了双激发、电荷转移激发和分段线性等现有方法的典型失败问题。
2024-10-14 physics.chem-ph
Functional Analytic Derivation and CP2K Implementation of the SCCS Model Based on the Solvent-Aware Interface
针对SCCS模型忽略周围电子密度导致非物理溶剂区域及SCF发散的问题，基于CP2K软件包实现了溶剂感知界面方法，严格推导了其对Kohn-Sham势和解析力的贡献，成功消除了非物理区域并实现了良好收敛。
2024-07-29 physics.chem-ph
Towards A Transferable Acceleration Method for Density Functional Theory
ByteDance Seed（字节跳动种子）
本文提出利用E(3)-等变神经网络预测电子密度，以构建高效的DFT初始猜测，实现对大系统（最多900原子）的鲁棒加速，展示了可迁移的DFT加速方法。
2026-03-21 cs.AI cs.LG physics.chem-ph
Review of the foundations of time-dependent density-functional theory (TDDFT)
本文回顾了含时密度泛函理论（TDDFT）的形式基础，系统梳理了对其严格性的批评，并得出结论：目前TDDFT缺乏有效的理论正当性依据。
2024-11-25 physics.chem-ph
End-to-End Differentiable Learning of a Single Functional for DFT and Linear-Response TDDFT
College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University（北京大学化学与分子工程学院）
本文提出端到端可微学习方法，通过Kohn-Sham DFT和Adiabatic LR-TDDFT的目标优化单个深度学习能量功能，结合自洽场方程和Casida本征值问题进行梯度优化。
2026-08-03 physics.chem-ph
Benchmark Computations of Nearly Degenerate Singlet and Triplet states of N-heterocyclic Chromophores : II. Density-based Methods
该研究以高精度方法为参照，系统评估LR-TDDFT与ΔSCF结合不同XC泛函预测INVEST分子S₁/T₁反转的能力，并筛选出低成本、低MAE的初步计算方案。
2024-08-09 physics.atm-clus physics.chem-ph quant-ph
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
Foundations of the ionization potential condition for localized electron removal in density functional theory
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Kavli Energy NanoSciences Institute at Berkeley（加州大学伯克利分校卡弗里纳米能源科学研究所）；University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）；Griffith University（格里菲斯大学）
本文提出了一种基于电离势条件的密度泛函理论方法，用于预测局域电子移除的电子结构，并通过理论推导和数值验证支持了该方法的正确性。
2025-10-01 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Orbital-dependent second-order scaled-opposite-spin correlation functionals in the optimized effective potential method
分析了基于自旋分辨二阶关联能的关联优化有效势（OEP）泛函的性能。单和双激发的贡献的相对重要性，以及缩放相同和相反的自旋分量的效果进行了详细研究比较OEP结果与科恩-沙姆（KS）的数量通过反演程序使用准确的从头算电子密度。特别注意的是，特别是最近提出的标度反旋OEP功能[I。Grabowski，E. Fabiano和F. Della Sala，Phys. Rev. B，87，075103，（2013）]，这从计算的角度来看是最有利的。我们发现，对于高精度的一个仔细的，系统相关的，选择的缩放系数是必需的。我们分析了几个规模广泛的方法，这种选择。最后，我们发现，一个复合的方法，命名为OEP 2-SOSh，基于后SCF重新调整的相关能量可以产生高精度的许多属性，与最准确的OEP程序以前在文献中报道，但在大幅减少计算工作量。
2014-07-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Extreme-Scale Density Functional Theory High Performance Computing of DGDFT for Tens of Thousands of Atoms using Millions of Cores on Sunway TaihuLight
高性能计算（HPC）是在现代异构超级计算机上加速Kohn-Sham密度泛函理论（KS-DFT）计算的有力工具。在这里，我们描述了一个大规模的极端规模的并行和便携式实现的不连续伽辽金密度泛函理论（DGDFT）方法在神威太湖之光超级计算机。DGDFT方法利用自洽场迭代过程中实时生成的自适应局部基（ALB）函数求解KS方程组，具有与平面波基组相当的高精度。该方法采用两级并行策略，利用不同类型的数据分布、任务调度和数据通信机制，结合SW26010处理器的主从多线程异构并行特性，在神威太湖之光超级计算机上实现了超大规模HPC KS-DFT计算。我们表明，DGDFT方法可以在Sunway TaihuLight超级计算机上扩展到8，519，680个处理核心（131，072个核心组），用于研究包含数万个碳原子的二维（2D）金属石墨烯系统的电子结构。
2020-04-17 physics.chem-ph physics.comp-ph
First-principles study of MoS$_2$ and MoSe$_2$ nanoclusters in the framework of evolutionary algorithm and density functional theory
将演化算法与全势能从头计算相结合，研究了（MoS $_2$）$_n$和（MoSe $_2$）$_n$（n=1-10）纳米团簇的构象空间，并确定了这些体系的最低能量结构异构体.有人认为，在BLYP和PBE功能，这些纳米团簇有利于三明治平面配置，类似于他们的理想平面片。计算最低能量异构体的总能量的二阶差（$Δ_2$ E）以估计不同尺寸的簇的丰度并确定（MoS $_2$）$_n$和（MoSe $_2$）$_n$纳米簇的幻尺寸。为了研究纳米团簇的电子性质，我们用几种方法计算了它们的能隙，包括杂化泛函（B3 LYP和PBE 0）、GW方法和$Δ$ scf方法.最后，用力常数法计算了最低位异构体的振动模式，确定了体系的红外活性模式。振动光谱被用来计算系统的亥姆霍兹自由能，然后调查在有限温度下的纳米团簇的丰度。
2017-09-27 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus physics.chem-ph
Grand canonical electronic density-functional theory: algorithms and applications to electrochemistry
结合密度泛函理论和连续溶剂化模型的第一性原理计算使电化学系统的理论建模和设计成为可能。当反应在这样的系统中进行时，在量子力学处理的系统部分中的电子数量连续变化，在连续电解质中出现平衡电荷。因此，在由电极电势设定的化学电势下的电子巨正则系综是直接模拟实验条件的这种系统的理想描述。我们提出了两种不同的算法，一种是自洽场方法（GC-SCF），另一种是利用辅助哈密顿量的直接变分自由能最小化方法（GC-HHH），直接在巨正则系综中求解电子密度泛函理论的Kohn-Sham方程.这两种方法大大提高了性能相比，一系列的传统的固定数计算目标所需的潜力，与GC-COIH方法还表现出可靠和平滑的指数收敛的总自由能。最后，我们将巨正则DFT应用于含氯电解液中铜在铂上的欠电位沉积，并表明氯解吸，而不是部分铜单层的形成，是负责第二个伏安峰。
2017-02-28 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Diagonalization without Diagonalization: A Direct Optimization Approach for Solid-State Density Functional Theory
提出一种直接优化DFT的新方法，通过参数化本征函数和占据矩阵实现自对角化，在JAX中实现并验证于铝和硅，产生正确费米分布和一致能带。
2024-11-06 cs.LG physics.chem-ph physics.comp-ph
Invertibility of retarded response functions for Laplace transformable potentials: application to one-body reduced density matrix functional theory
本文给出了任意响应函数可逆性的一个定理，条件是：响应函数的时间依赖性是Laplace可变换的，初始态是基态，尽管它可能是简并的。这一定理为含时线性响应体系中的所有密度泛函理论提供了严格的基础。特别是对于含时单体约化密度矩阵（1RDM）泛函理论，这是向前迈出的重要一步，因为目前缺乏坚实的基础。该定理对于非简并情形下的静态响应函数同样有效，因此可以用来刻画相应的类密度泛函理论的基态版本中势的唯一性。这样一种对基态1RDM泛函理论中非定域势唯一性的分类，几十年来一直缺乏。借助于本文提出的可逆性定理，首次对1RDM泛函理论中非定域势的非唯一性给出了一个完整的分类。
2015-08-04 cond-mat.other physics.atom-ph physics.chem-ph
Screening nature of the van der Waals density functional method: A review and analysis of the many-body physics foundation
我们回顾了范德华密度泛函（vdW-DF）方法的屏蔽性质和多体物理基础，vdW-DF方法是一种系统的方法来构建真正的非局域交换相关能量密度泛函。为此，我们定义并专注于一类一致的vdW-DF版本，坚持完整的方法配方的Lindhard筛选逻辑。一致交换vdW-DF-cx版本及其自旋扩展代表了这类的第一个例子;一般来说，一致vdW-DF反映了绝热连接公式的正式重铸的协调扩展，对局部场响应的贡献的指数求和，以及戴森方程。我们认为，筛选的重点是必不可少的，因为交换相关能量反映了一个有效的电动力学设置的长程相互作用。两个结果是：1）原则上，在如何平衡交换和相关性方面没有回旋余地，例如，在vdW-DF-cx中; 2）一致的vdW-DF具有正式的结构，允许它们包含顶点校正效应，至少在经历无反冲相互作用的能级的情况下（例如，在费米面附近）。我们探讨在何种程度上严格的非经验vdw-DF-cx制定可以作为一个系统的扩展的约束为基础的半局部泛函。为了验证，我们提供了一个完整的调查vdw-DF-cx性能的广泛的分子过程和比较的量子化学计算中总结的文件。我们还提供了新的vdw-DF-cx的金属表面能和功函数，我们比较实验结果。最后，我们使用筛选的洞察力，以分离的vdw-DF非本地相关项和本工具来计算和映射的绑定签名。
2021-12-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
DGDFT: A Massively Parallel Method for Large Scale Density Functional Theory Calculations
我们描述了一个大规模的并行实现最近开发的不连续伽辽金密度泛函理论（DGDFT）[J. COMPUT。2012，231，2140]方法，用于有效的大规模基于Kohn-Sham DFT的电子结构计算。DGDFT方法使用在自洽场（SCF）迭代期间动态生成的自适应局部基（ALB）函数来表示Kohn-Sham方程的解。ALB集的使用提供了一种系统的方法来提高近似的精度。它最大限度地减少了所需的自由度，以代表解决方案的科恩-沙姆问题所需的精度水平。特别地，DGDFT可以以少得多的自由度达到平面波精度。通过使用极展开和选择反演（PEXSI）技术计算电子密度、能量和原子力，我们可以使DGDFT的计算复杂度对于绝缘和金属系统都最多为电子数的二次方。我们表明，DGDFT可以实现80%的并行效率在128，000高性能计算核心时，它被用来研究二维（2D）磷烯系统的电子结构与3，500 - 14，000原子。这种高并行效率来自我们将详细描述的两级并行化方案。
2015-06-30 physics.chem-ph physics.comp-ph
Charge Transfer Excitation Energies From Ground State Density Functional Theory Calculations
以高精度和低计算成本计算电荷转移（CT）激发能是一项具有挑战性的任务。Kohn-Sham密度泛函理论（KS-DFT）由于其高效性和精确性，在描述基态问题上取得了巨大的成功。为了扩展到激发态的问题，我们的小组最近展示了一种方法，具有良好的数值结果来计算低位和里德堡激发能的$N$ -电子系统从基态KS或广义KS计算的$(N-1)$-电子系统通过其轨道能量。在目前的工作中，我们进一步探索相同的方法来描述CT激发。从这项工作的数值结果表明，传统的密度泛函近似（DFAs）的性能不如CT激发为其他激发，由于离域误差。应用定域轨道标度校正（LOSC）到传统的DFAs，最近开发的方法，在我们的小组，以有效地减少离域误差，可以改善结果。总的来说，这种方法的性能优于时间相关DFT（TDDFT）与传统的DFA。此外，它表明，从LOSC-DFAs在这种方法达到类似的精度与其他方法，如$Δ$ SCF，$G_0W_0$与Bethe-Salpeter方程，粒子-粒子无规相位近似，甚至高层次的波函数方法，如CC 2。我们的分析表明，正确的$1/R$趋势CT激励可以捕获从LOSC-DFA计算，强调最小的离域误差的DFA的应用程序是必不可少的，在这种方法。这为从基态密度泛函理论计算CT激发能提供了一种有效的方法。
2019-03-20 physics.chem-ph quant-ph
Electron affinities of the first- and second- row atoms: benchmark ab initio and density functional calculations
一个基准的从头算和密度泛函（DFT）的研究已经进行了第一和第二行原子的电子亲合势。从头算研究涉及$spdfgh$和$spdfghi$质量的基组，外推到1粒子基组极限，以及CCSD（T），CCSDT和全CI电子相关方法的组合。考虑了标量相对论效应和自旋轨道耦合效应。平均而言，最好的从头计算结果同意优于0.001电子伏特与最近的实验结果。对CCSD（T）方法中的缺陷进行修正，可以使平均绝对误差提高一个数量级，而对第二排原子的精确结果，相对论修正是必不可少的。后者是显着高估在SCF水平，准确的自旋轨道分裂常数的第二行原子包括（2s，2 p）相关是必不可少的。在DFT计算中发现，第一排原子的结果对交换泛函非常敏感，而第二排原子的结果对关联泛函更为敏感。虽然LYP关联泛函对第一行原子的效果最好，但它的PW 91对应物似乎对第二行原子更好。在“纯DFT”（非杂交）泛函中，G96 PW 91（Gill 1996交换结合Perdew-Wang 1991相关性）的整体性能最好。用Adamo和Barone [J. Chem. Phys.{ \bf 108}，664（1998）]的单参数混合修改的Perdew-Wang（mPW 1）交换泛函获得总体上最好的结果，其中mPW 1 LYP对第一行原子产生最好的结果，而mPW 1 PW 91对第二行原子产生最好的结果。有迹象表明，混合型$a$ mPW 1 LY…
1999-05-19 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.comp-ph
