Generalized Kohn-Sham Density-Functional Theory via Effective Action Formalism
我们给出了广义Kohn-Sham密度泛函理论的严格公式。这提供了一个简单的Kohn-Sham描述的多体系统不仅基于粒子密度，但也对任何其他可观察的。我们说明的情况下，基于粒子密度的描述的非相对论性多电子系统的形式主义。我们得到了交换关联泛函在Kohn-Sham单粒子轨道和能量方面的一个简单的图解展开式;发展了单电子传播子和多体激发能的系统Kohn-Sham公式。这项工作非常适合于实际应用，并提供了一个严格的基础上，现有的机构的第一性原理计算的系统发展，在一个可控的方式。
1997-02-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Spin-orbit interactions and spin-currents from an exact-exchange Kohn-Sham method
本文介绍了一种精确交换自旋流Kohn-Sham方法，它能自洽地处理非共线的自旋、磁效应、电流、自旋流和自旋-轨道相互作用。自旋-轨道相互作用被证明诱导自旋电流。硅和锗的结果。
2006-08-23 cond-mat.mtrl-sci
A bivariate view of Kohn-Sham iteration and the case for potential mixing
提出了一种双变量的Kohn-Sham密度泛函理论的观点，将势和密度作为同时独立的变量，并将Lieb严格的基本框架和实际的Kohn-Sham计算联系起来.支持被发现为潜在的混合计划，但不是更标准的密度混合。在假定的一般条件下，总能量可以从一个迭代降低到下一个迭代。密度，内禀和总能量的解析函数的非相互作用的潜力开放集的潜力有一个单一的孤立的地面自旋多重态。
2020-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Computing the Self-Consistent Field in Kohn-Sham Density Functional Theory
University of Cambridge（剑桥大学）；University of York（约克大学）
本文提出了一种新的框架，用于评估Kohn-Sham密度泛函理论中自洽场方法的性能，通过分析自洽场迭代的收敛性特性，识别效率低下和不稳定性的来源，并讨论缓解方法，同时引入了一个包含超过五十个Kohn-Sham模拟输入的基准套件，为开发、评估和比较新算法提供公平、明确和透明的工具。
2019-05-09 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.NA
Nonlocality of Kohn-Sham exchange-correlation fields in dielectrics
本文重新研究了由Gonze、Ghosez和Godby提出的介电材料的Kohn-Sham交换关联势中出现的宏观场理论。它示出，这个科恩-沙姆场不能确定从知识的材料的局部状态（局部晶体电位，电场，和极化）单独。相反，它有一个内在的非局部依赖的全球静电配置。例如，它消失在简单的横向配置的极化电介质，但不是在纵向的。
1997-05-25 cond-mat.mtrl-sci
A posteriori error estimation for the non-self-consistent Kohn-Sham equations
我们解决的问题，严格的边界的Kohn-Sham方程的数值解中的错误，由于（i）的基集的有限性，（ii）在迭代过程中的收敛阈值，（iii）在浮点运算的舍入误差的传播。在这方面的贡献，我们计算完全保证边界的解决方案的非自洽方程的赝势近似在平面波基组。我们证明了我们的方法，通过提供硅的能带结构图注释与误差条，指示组合误差。
2020-06-15 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.NA
Current density functional theory in the age of generalized Kohn-Sham theories
本文回顾了电流密度泛函理论从原始表述到广义Kohn-Sham理论的演变，并提出了结合交换关联矢量势与有效质量项的新方程形式。
2026-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Fast computation of the Kohn-Sham susceptibility of large systems
对于杂化系统，例如接枝到固体表面上的分子，依赖于时间的密度泛函理论中线性响应的计算由于需要在N^4运算中计算N个非相互作用的科恩-沙姆参考电子的磁化率而减慢。我们展示了如何在有限的精度内计算这种敏感性的N倍。单独或与以前的方法相结合，这将有助于计算TDDFT响应和混合系统的光谱。
2005-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry Analysis of the Kohn-Sham Band Structure of Bulk Lithium Fluoride
面心立方氟化锂的Kohn-Sham轨道计算在典型的局域密度近似的交换相关功能。这些布洛赫函数的对称性分析在LCAO的基础上的路径伽马-X-W-K-伽马-L-W通过布里渊区编译成一个列表的勘误表中的LiF文献中的对称性标签，其中大部分可以追溯到20世纪70年代。
2003-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Neural-network Kohn-Sham exchange-correlation potential and its out-of-training transferability
我们将在Kohn-Sham自洽方程的训练神经网络投影从电荷密度分布的Hartree交换相关电位$n \rightarrow V_{\rm Hxc}$的精确Kohn-Sham计划的可能的数值方法。通过一个新开发的计划训练的潜力，使我们能够评估的总能量，而不显着处理的交换相关能量的公式。一个简单的模型的案例研究，我们表明，训练有素的神经网络$V_{\rm Hxc}$实现的电荷密度和总能量的准确性用于训练的模型参数范围外，这表明难以捉摸的理想功能形式的$V_{\rm Hxc}$的属性可以近似地封装的机器学习结构。我们还考虑了一个关键限制可转移性的因素-模型参数空间中的边界，其中单粒子束缚态的数量发生变化-并通过设置跨越该边界的训练参数范围来解决这一问题。模型研究的训练方案和见解适用于更一般的系统，为数值有效的Kohn-Sham势开辟了一条新的道路。
2018-02-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Kohn-Sham calculations combined with an average pair-density functional theory
本文评述了最近发展起来的一种将Kohn-Sham计算与"平均对密度泛函理论“相结合的形式，并导出了进入这种形式的有效电子-电子相互作用的一些新性质.在此框架下，初步构造了一个完全自洽的方案。
2006-11-13 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Comment on "Self-Averaging Stochastic Kohn-Sham Density-Functional Theory"
在最近的一封信中，Baer等人提出了一种用于Kohn-Sham密度泛函理论计算的随机方法。他们的收敛标准是每个电子的自平均总能量，这需要大量的统计样本，随着系统的大小而减少，并实现了次线性缩放的计算成本。然而，电子密度、原子力、轨道能量和许多其他物理量不会自平均，这一过程导致它们的统计误差随着系统尺寸的增加而增加。非自平均量的收敛要求样本的数量与系统大小保持一致，并且与次线性缩放成本不相容。
2014-04-12 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Guaranteed convergence of the Kohn-Sham equations
对于有限库仑系统，无论初始密度或电子关联强度如何，充分阻尼的Kohn-Sham方程组的精确泛函迭代总是收敛到真实的基态密度.数值实现了一维连续系统的精确泛函，并证明了阻尼KS算法的收敛性。相关性越强的系统收敛得越慢。
2013-07-31 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Kohn-Sham potential with discontinuity for band gap materials
我们建立了一个Kohn-Sham势的模型，在Gritsenko等人的GLLB近似下得到了整数粒子数的不连续性。我们计算了Kohn-Sham能隙和不连续性，得到了准粒子能隙。这使我们能够比较Kohn-Sham间隙的精确多体微扰理论为基础的优化潜在的方法。此外，所得到的准粒子带隙相比，实验间隙。在GLLB模型势中，交换相关空穴使用GGA能量密度建模，并且空穴对密度变化的响应通过使用基于公分母近似和均匀电子气的假设来评估。在我们的修改中，我们选择PBESol势作为GGA来模拟交换空穴，并添加了一致的关联势。该方法是在GPAW代码中实现的，它允许高效的并行化来研究大型系统。用GGA计算速度快的势函数，对Kohn-Sham和准粒子带隙与半导体和其它带隙材料的带隙进行了计算，得到了较好的一致性。
2010-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Electrical response of molecular systems: the power of self-interaction corrected Kohn-Sham theory
扩展分子体系的电子响应性质的准确预测一直是传统的显式密度泛函的挑战。我们证明，严格实施内科恩-沙姆理论通过优化的有效势（OEP）的自相互作用校正产生的极化率接近的那些从高度精确的波函数为基础的计算和超过的质量的精确交换OEP。讨论了用OEP-SIC泛函得到的轨道结构及其近似。
2008-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Orbital-free extension to Kohn-Sham density functional theory equation of state calculations: application to silicon dioxide
二氧化硅SiO $_2$的液体状态方程通过量子分子动力学在5至15 g/cc的密度范围内和在0.5至100 eV的温度下计算，包括$α$ -石英和stishovite相Hugoniot曲线。低于8 eV的计算是基于Kohn-Sham密度泛函理论（DFT），高于8 eV的一个新的无轨道DFT公式，这里提出的，基于匹配的Kohn-Sham DFT计算。最近的实验冲击数据被发现是非常好的协议与目前的结果。最后，结合实验和模拟数据，建立了一个新的SiO $_2$液相状态方程表。
2015-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Exact exchange-correlation potential of effectively interacting Kohn-Sham systems
为了将密度泛函理论与波函数理论相结合，我们研究了从多体相互作用系统到有效相互作用Kohn-Sham系统的映射.由于有效相互作用系统的基态要求具有相关多体波函数的解，这为DFT形式理论框架中的组态相互作用和耦合集团方法等多体波函数理论提供了一个自然的框架。利用简单的一维双电子系统--一维氦原子、氢分子和异质双原子分子--研究了有效相互作用Kohn-Sham系统的多体波函数和精确交换关联势的性质。结果表明，通过优化有效相互作用势，可以控制精确交换关联势的渐近行为。此外，选择适当的有效相互作用，可以抑制精确非相互作用Kohn-Sham系统的典型特征，即分子离解极限的交换关联势中的尖峰特征和台阶特征.这些发现为基于有效相互作用的Kohn-Sham方案构造数值稳健和高效的交换相关势和泛函提供了可能性。
2019-09-06 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.chem-ph
Development of a Kohn-Sham like potential in the Self-Consistent Atomic Deformation Model
本文简要介绍了如何从自洽原子形变（SCAD）模型密度函数导出局域“原子”势。特别注意球平均的情况下。
1996-01-29 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
Kohn-Sham accuracy from orbital-free density functional theory via $Δ$-machine learning
提出一种基于核方法的Δ-机器学习模型，从无轨道DFT获取Kohn-Sham精度，显著提升TFW能量/力精度，优于纯Kohn-Sham MLFF，并成功应用于熔融Al0.88Si0.12结构研究。
2023-10-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
A local Fock-exchange potential in Kohn-Sham equations
我们推导并采用一个局部势来表示电子单粒子方程中的Fock交换算子。这种局域Fock交换势与密度泛函理论中的精确交换势非常相似。这两种电位（LFX和EXX）的实际软件实现为各种系统（半导体，过渡金属氧化物）产生了鲁棒性和准确的结果，其中Hartree Fock和流行的DFT近似通常失败。这包括传统上认为忽略相关性的计算无法定性的例子。
2016-10-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A rapidly converging algorithm for solving the Kohn-Sham and related equations in electronic structure theory
本文描述了一种快速收敛的算法，用于求解Kohn-Sham方程和在非均匀电子多体系统结构计算中经常出现的类似结构的方程。该算法有其根源的Hohenberg-Kohn定理，并直接解决了电子密度，单粒子波函数仅用作辅助量。该方法已被实现为对称的“”板“的jeldrons以及球形jeldrons集群。从对初始电子密度的非常粗略的猜测开始，在几次迭代内就达到了收敛。迭代由静电敏感性驱动。
1998-11-13 cond-mat.mtrl-sci
On the Kohn-Sham equations with periodic background potentials
研究了有限温度Kohn-Sham方程解的存在唯一性问题。对于有限体积，当有效势满足一组一般条件，且耦合常数小于某一值时，证明了存在唯一解。对于周期性的背景电位，这个值被证明是体积无关的。在这种情况下，有限体积的解决方案被证明收敛的热力学极限被认为是。局域密度近似满足上述一般条件。
2003-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
ELSI: A Unified Software Interface for Kohn-Sham Electronic Structure Solvers
在基于Kohn-Sham密度泛函理论的大规模计算中，从广义或标准本征值问题求解电子结构常常是瓶颈。这个问题必须解决基本上所有目前的电子结构代码，基于类似的矩阵表达式，并通过高性能计算。我们在这里提出了一个统一的软件接口，ELSI，访问不同的策略，解决科恩-沙姆特征值问题。目前支持的算法包括密集的广义本征值求解器库ELPA，在libOMM中实现的轨道最小化方法，以及具有较低计算复杂度的半局部密度泛函的极点展开和选择反演（PEXSI）方法。ELSI接口旨在通过提供（a）为Kohn-Sham密度泛函理论中的电子结构解算器设计的统一软件框架;（b）为所选解算器提供合理的缺省参数;（c）输入和内部工作矩阵格式之间的自动转换，以及将来（d）根据具体问题推荐最佳求解器。比较基准显示系统大小高达11,520原子（172,800基函数）的分布式存储器超级计算架构。
2017-05-31 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Offset-corrected $Δ$-Kohn-Sham scheme for the prediction of X-ray photoelectron spectra of molecules and solids
利用自旋配对密度函数理论，采用$Δ$ Kohn-Sham（$Δ$ KS）方案，通过高度可转移的偏移量校正，可以有效地计算分子和体材料中核心电子的绝对结合能。这些偏移取决于核心水平和原子种类，并可以通过比较$Δ$ KS能量实验分子X射线光电子能谱。我们证明了正确的预测的绝对和相对结合能在广泛的分子，金属和绝缘体。
2015-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Localized versus extended systems in density-functional theory: some lessons from the Kohn-Sham exact exchange potential
在密度泛函理论中，一个长期存在的难题是金属表面的Kohn-Sham交换关联势的长程行为问题。作为求解的重要一步，本文通过对优化有效势积分方程的Rigurouos渐近分析和精确数值解，证明了Kohn-Sham精确交换势随$\ln(z)/z$衰减到{ \it extended}半无限大的真空侧。与{ \it定域}系统（如原子、分子和平板）中的情况相反，这种主要贡献不是由所谓的斯莱特势产生的。这个确切的交换结果提供了一个强有力的约束近似相关能量泛函的适用性。
2010-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Fundamental gaps of finite systems from the eigenvalues of a generalized Kohn-Sham method
我们提出了一个广泛适用的，物理动机的第一性原理方法来确定有限系统的基本差距。该方法是基于使用范围分离的混合功能内的广义Kohn-Sham方法密度泛函理论。它的关键要素是选择一个范围分离参数，使Koopmans的中性和阴离子定理尽可能密切遵守。我们证明了这种方法的有效性，准确性和优势的第一，第二和第三行原子，oligoacene家族的分子，和一组氢钝化的硅纳米晶体。这将密度泛函理论的定量应用扩展到了一个长期以来被认为超出其范围的领域。
2010-06-28 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus physics.chem-ph
Exact Kohn-Sham exchange kernel for insulators and its long-wavelength behavior
给出了周期绝缘体的频率相关Kohn-Sham精确交换核的精确表达式，该表达式可用于含时密度泛函理论中电子响应性质的计算.结果表明，EXX核具有完全交换相关核的长波长发散特性，从而弥补了绝热局域密度近似核和广义梯度近似核的一个严重缺点. TDEXX和GW近似Bethe-Salpeter方程的方法之间的比较。
2002-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Exact-exchange Kohn-Sham potential, surface energy, and work function of jellium slabs
本文采用密度泛函理论的优化有效势（OEP）方法，对胶凝板的Kohn-Sham势、表面能和功函数进行了精确交换自洽计算.在真空侧的胶凝表面和距离$z$是大于板的厚度，交换只科恩-沙姆潜力被发现是镜像（$\sim -e^2/z$），但与经典的图像电位$V_{im}(z)=-e^2/4z$的系数不同。三个OEP贡献的表面能（动力学，静电和交换）被发现振荡作为板厚度的函数，发生在相应的计算的情况下，基于使用单粒子轨道和能量的局部密度近似（LDA）。OEP功函数呈现出LDA中不存在的大量子尺寸效应，并且反映了精确Kohn-Sham势的固有导数不连续性。
2008-08-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
On the calculation of the stress tensor in real-space Kohn-Sham Density Functional Theory
我们提出了一个准确和有效的公式的应力张量实空间科恩-沙姆密度泛函理论（DFT）计算。具体而言，同时采用当地制定的静电，我们推导出的应力张量，适用于模拟与任意对称，半局部交换相关泛函，和布里渊区积分的单位细胞的线性缩放表达式。特别是，我们重写的贡献所产生的自能和非局部赝势能，使他们服从的实空间有限差分离散，实现了三个数量级的提高计算应力的准确性。使用静态和动态计算代表的例子，我们验证了所提出的配方的准确性和效率。特别是，我们表现出高速度的收敛与空间离散化，计算的能量和应力张量之间的一致性，和非常好的协议与参考平面波的结果。
2018-09-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A spectral scheme for Kohn-Sham density functional theory of clusters
从观察到的最成功的方法之一，解决Kohn-Sham方程的周期系统-平面波方法-是基于本征函数展开的谱方法，我们制定了一个谱方法，旨在解决Kohn-Sham方程的集群。这允许以高精度和系统收敛特性有效地计算团簇（和分子）的电子结构，而不需要任何人工周期性。该方法中的基函数形成一个完整的标准正交集，并且可以用球谐函数和球贝塞尔函数表示。使用预处理块特征值求解器和Chebyshev多项式滤波器加速子空间迭代的组合进行离散化Kohn-Sham哈密顿量的占用本征态的计算。几个算法和计算方面的方法，包括计算的静电条款和并行化进行了讨论。我们已经实现了这些方法和算法到一个高效和可靠的软件包称为集群电子结构（Cluster Electronic Structure）。采用本地和非本地赝势的各种基准计算进行了使用我们的软件包，并将结果与文献进行了比较。通过数值例子讨论了基组的收敛性。涉及包含数千个电子的大型系统的计算被证明是突出我们的方法的有效性。使用我们的方法来研究集群与任意点群对称性的简要讨论。
2014-11-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Efficient plane-wave approach to generalized Kohn-Sham density-functional theory of solids with mixed deterministic/stochastic exchange
提出一种混合确定性/稀疏随机平面波方法，实现大型超胞广义Kohn-Sham密度泛函理论的高效能带计算，适用于任意杂化泛函，内存和CPU需求准线性扩展。
2025-09-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Efficient Real Space Solution of the Kohn-Sham Equations with Multiscale Techniques
提出了一种求解实空间中Kohn-Sham方程自洽解的多重网格算法。整个问题是离散的一个真正的空间网格与高阶有限差分表示。所得的自洽方程求解的非线性全逼近计划，全多重网格算法的分辨率增加的网格层次。自洽性的影响，更新的泊松方程和交换相关势在每个特征函数校正周期结束。该算法导致高效的解决方案的方程组，从而基态电子分布得到在只有两个或三个自洽迭代的最精细的尺度。
1999-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Efficient method for simulating quantum electron dynamics under the time dependent Kohn-Sham equation
本文发展了一种求解含时Kohn-Sham方程下波函数随时间演化的数值方法。由于有效哈密顿量依赖于波函数，因此波函数和有效哈密顿量应彼此一致地演化。为了这个目的，需要在每个时间步长处使用自洽循环来数值地求解时间演化，这在计算上是昂贵的。然而，在本文中，我们开发了一种不同的方法表示的TD-KS方程的正式解决方案，并证明了它是可能的解决TD-KS方程有效和准确地通过一个简单的数值方案，而不使用任何自洽循环。
2001-12-07 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus physics.chem-ph
A self-interaction-free local hybrid functional: Accurate binding energies vis-à-vis accurate ionization potentials from Kohn-Sham eigenvalues
我们提出并测试了一个新的近似的交换相关（xc）能量的Kohn-Sham密度泛函理论。它结合了准确的交换与兼容的非局部相关功能。的功能是由建设免费的单电子自相互作用，尊重来自统一坐标标度的约束，并具有正确的xc能量密度的渐近行为。它包含一个参数，而不是从头开始确定。我们研究是否有可能构建一个功能，产生准确的结合能，并提供其他优势，特别是科恩-沙姆本征值，可靠地反映电离势。一组原子和小分子的测试表明，在我们的本地混合形式准确的结合能可以通过适当的优化自由参数在我们的功能，随着离解能曲线和Kohn-Sham特征值的改善。然而，后者的实验电离势的对应关系还不令人满意，如果我们选择优化它们的预测，得到一个相当不同的值的功能的参数。我们把这一发现在一个更大的背景下，讨论类似的观察其他功能和可能的方向，为进一步的功能发展，我们的研究结果建议。
2014-05-22 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.chem-ph
Kohn-Sham-Proca equations for ultrafast exciton dynamics
本文提出Kohn-Sham-Proca方案，通过同时时间传播Kohn-Sham与Proca方程，在线性与超快非线性区域均能捕捉激子物理，并可直接纳入晶格和自旋自由度。
2025-01-14 cond-mat.mtrl-sci
The long-wavelength behaviour of the exchange-correlation kernel in the Kohn-Sham theory of periodic systems
在Kohn-Sham（KS）密度泛函理论中，周期性绝缘体的交换相关（XC）能量泛函的偏振依赖性要求小矢量q在XC核中存在${\cal O} (1/q^2)$发散。当绝缘体恰好被描述为KS金属时，也可以观察到一维模型半导体的这种行为，反之亦然。虽然它可以发生在交换核中，但在通常的局部、半局部甚至非局部KS理论近似中都找不到。我们还表明，测试电荷和电子的宏观介电常数的定义不同，彼此在精确KS理论，但在上述近似是等价的。
1997-06-27 cond-mat.mtrl-sci
A new generalized Kohn-Sham method for fundamental band-gaps in solids
我们开发了一种方法来计算固态基态性质和基本的带隙使用广义Kohn-Sham方法结合局域密度近似（LDA）功能与远程显式交换轨道功能。我们发现，当根据公式γ=A/（\eps_\ inf - \eps_\ tilde）选择射程参数时，对于各种不同类型的固体，基本带隙的预测值接近于实验值，其中\eps_\ inf是固体的光学介电常数，\eps_\ tilde= 0.84，A= 0.216a0^（-1）。对于大多数固体，范围参数γ很小（即，仅在长距离处需要显式交换），因此晶格常数和体积模量的预测值与基于常规LDA计算的预测值相似。
2009-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Moreau-Yosida-based Kohn-Sham Inversion for Periodic Systems
Oslo Metropolitan University（奥斯陆城市大学）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马普物质结构动力学研究所）；University of Oslo（奥斯陆大学）
本文在Moreau-Yosida正则化密度泛函理论框架下，理论并数值研究了周期系统的密度-势反演，通过极限过程恢复Kohn-Sham交换关联势，并证明了非相互作用动能泛函的下半连续性。
2026-06-19 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.FA
Atomic forces from Dirac-Kohn-Sham equations: Implementation in flexible (APW+lo/LAPW)+LO basis set
提出了基于Dirac Kohn Sham方程和柔性（APW + lo/LAPW）+LO基组的原子力公式。该公式在代码FlapwMBPT中实现，并允许用户在增强类型（APW或LAPW）的不同基函数之间以及不同类型的局部轨道之间轻松切换。类似于工作（Phys.Rev.B91（2015）035105），实施考虑了松饼-锡球边界处的波函数、密度和势的小不连续性。应用于具有强相对论效应的材料，如$α$-铀，PuCoGa $_{5}$和FePt，证明了该方法的鲁棒性。将计算的力与自由能数值微分得到的力进行比较，结果表明两者吻合得很好，偏差在0.1%或更小。
2020-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Preconditioning Magnetic Systems in Kohn-Sham Density Functional Theory
CEA（法国原子能和替代能源委员会）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
针对磁性系统中介电矩阵小特征值导致的自洽场迭代收敛缓慢问题，受Stoner模型启发提出一种基于非相互作用磁化率的预处理方案，有效减少磁相变附近的迭代次数。
2026-10-14 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.NA
A simple, efficient, and general treatment of the singularities in Hartree-Fock and exact-exchange Kohn-Sham methods for solids
本文提出了一种处理周期固体精确交换（EXX）Kohn-Sham或Hartree-Fock（HF）方法中可积奇异项的一般方法。我们表明，治疗这些分歧的奇异性校正仅取决于总数和位置的k点和晶格矢量，特别是晶胞体积，但不对特定位置的原子内的晶胞。这里提出的方法来处理的奇异性构成了一个稳定的，简单的实施，和一般的计划，可以应用到系统的任意晶格参数内的EXX科恩-沙姆或HF形式主义。我们适用于一个典型的对称结构，金刚石，和一个更一般的结构，反式聚乙炔的奇异性校正。我们考虑的体积优化和k点收敛的奇异性校正的效果。虽然奇点修正明显取决于k点的总数，但它对k点的特定排列的选择的依赖性非常小。
2007-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Achieving accurate ionization potential of semiconductors by the efficient Kohn-Sham scheme of density functional theory
尽管密度泛函理论的Kohn-Sham（DFT-Kohn-Sham）方案在大量的应用中取得了巨大的成功，但由于局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）中的自相互作用误差以及在表面计算中难以使用渐近长程势，DFT-Kohn-Sham方案一直不能得到可靠的半导体电离势（IP）。利用一种近似的优化有效势（OEP），即Becke-Johnson'06交换，探讨了OEP计算半导体激电的能力，并采用了一种既适用于短程势又适用于长程势的表面技术。结合LDA相关性，近似OEP已经实现了17个半导体的IP精度，这是类似于更复杂的$GW$近似（GWA），与计算成本只有LDA/GGA。这是第一次，这开辟了系统计算的半导体IP的DFT-科恩-沙姆计划的方式。$v_{xc}$的长程部分对于固体表面并不像对于原子和分子那样重要，因为波函数主要束缚在平板上，而较少暴露于渐近区域。尽管如此，它对总IP的贡献很大，因此不应简单地忽略。在不包括其影响的情况下，相同的GWA过程不太可能同时实现普遍准确的带隙和准确的IP，如在实际计算中确实看到的那样。
2016-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Exact and approximate Kohn-Sham potentials in ensemble density-functional theory
我们从氦原子的基态和激发态构造了适用于系综密度泛函理论（EDFT）的精确Kohn-Sham势.的交换相关（XC）的潜在的准局域密度近似和单行列式和对称本征态鬼校正的精确交换近似进行了比较。对称本征态Hartree交换恢复了精确XC势的独特特征，并用于计算相关势。不同于确切的情况下，从这些近似计算的激发能依赖于系综重量，它表明，只有对称本征态方法产生系综导数不连续。在渐近和近基态行为的精确和近似XC电位的差异进行了讨论的背景下，产生准确的光学间隙。
2014-09-01 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.chem-ph
Optical excitations of Si by time-dependent density-functional theory based on the exact-exchange Kohn-Sham band structure
本文采用含时密度泛函理论，基于精确交换（EXX）Kohn-Sham（KS）能带结构和绝热局域密度近似（ALDA）核，计算了体硅的频变介电函数虚部. E2吸收峰的位置计算与实验在独立粒子水平的ESX能带结构是非常一致的，这表明了良好的质量的ESX `KS准粒子'。激子E1峰，是失踪的独立粒子水平仍然不存在，如果两个粒子的相互作用的影响内考虑到时间依赖的LDA，证明了无能的ALDA内核来描述激子效应。
2002-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Kohn-Sham Approach to Quantum Electrodynamical Density Functional Theory: Exact Time-Dependent Effective Potentials in Real Space
量子电动力学的密度泛函方法扩展了传统的密度泛函理论，并为用有效Kohn-Sham势描述电子-光子相互作用提供了可能。在这项工作中，我们数值构造了一个原型系统，其中包括一个被困的电子耦合到一个量子化的电磁模式在一个光学高Q腔的电子-光子的Kohn-Sham势的精确。虽然作用于光子的有效电流是明确已知的，但描述光子对电子施加的力的确切有效势是从定点反演方案获得的。这一过程使我们能够发现重要的超越平均场功能的有效潜力，标志着经典的光物质相互作用的崩溃。我们观察到有效势中的峰和台阶结构，这可以完全归因于光的量子性质，即，它们是光子的真实空间特征。我们的研究结果表明，无处不在的偶极相互作用与经典的电磁场必须在现实空间中进行修改，以充分考虑电磁场的量子性质。
2015-09-03 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
On a Solution of the Self-Interaction Problem in Kohn-Sham Density Functional Theory
我们报告的方法，用于治疗的库仑能量和潜在的Kohn-Sham密度泛函理论，是免费的自相互作用的影响。具体地说，我们确定的库仑势作为库仑能量的函数导数相对于密度，其中库仑能量计算明确的对密度的科恩-沙姆轨道。这是通过利用一个正交和完整的基础，这是一个明确的功能的密度，然后允许的功能分化的对密度相对于要明确执行的密度。这种方法导致了一种新的形式主义，提供了一个分析，封闭形式的确定的交换潜力。这种方法适用于一维模型系统和原子氦通过氪的基础上交换只实现。我们的总能量（表示为SIF）的比较，使用通常的Hartree-Fock（HF）和优化的有效势（OEP）的方法得到的揭示了层次$E_{\rm HF} \le E_{\rm OEP} \le E_{\rm SIF}$，这是表示更大的变化自由度隐含在前两种方法。
2014-01-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Advantageous nearsightedness of many-body perturbation theory contrasted with Kohn-Sham density functional theory
对于相互作用电子系统的性质，Kohn-Sham（KS）理论由于其低计算成本而经常比多体微扰理论（MBPT）更受青睐。然而，精确的KS电位可能难以近似，例如在存在局部子系统的情况下，其中已知精确的电位表现出诸如空间阶跃的病理特征。通过模拟两个电子，每个本地化在一个不同的势阱中，我们说明，步骤功能没有对应的MBPT（包括Hartree-Fock和GW）或混合方法涉及Fock交换，因为空间非局部性的自能呈现这种病态的行为是不必要的。我们提出了一个定量说明的轨道依赖的性质的非本地的潜力，和数值演示科恩的概念的近视的自我能量，当两个遥远的子系统相结合，在对比的KS潜力。这些属性强调了基于自能近似的价值，在KS类理论中开发未来的方法。
2018-12-06 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Energy surface, chemical potentials, Kohn-Sham energies in spin-polarized density functional theory
在零温巨正则系综推广分数粒子N和自旋N_s数的能量E[N，N_s，v，B]的基础上，给出了均匀外磁场B（r）情况下（N，N_s）平面上的能面，并进行了分析.能量相对于N、N_up和N_down的左/右侧导数（的负）分别给出固定N_s、自旋向上和自旋向下电离势/电子亲合势，而E[N，N_s，v，B]相对于N_s的导数给出N_s增加（或减少）2的状态的（有符号）一半激发能。最高占据和最低未占据的Kohn-Sham自旋轨道能量被确定为相应的自旋向上和自旋向下电离势和电子亲合势。如果采用Kohn-Sham自旋势的（N，N_s）表示，则N_s+2，N_s-2态的激发能可以用最低未占据自旋轨道能与反自旋最高占据自旋轨道能之差来表示。并讨论了能量的凸性条件不成立的情况。最后，对能量导数和Kohn-Sham势的不连续性进行了分析和联系。
2010-07-19 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.chem-ph
Optimized Effective Potential made simple: Orbital functionals, orbital shifts, and the exact Kohn-Sham exchange potential
优化有效势（OEP）是明确依赖于轨道的能量泛函的精确Kohn-Sham势，例如，准确的交换能量。给出了OEP方程的一个证明，它不依赖于泛函导数的链式法则，直接给出了最简单形式的方程：一定的一阶密度漂移必须为零。这个条件解释了Hartree-Fock和精确交换OEP的最高占据轨道能量如此接近的原因。更重要的是，我们表明，确切的OEP可以迭代地构建从一阶位移的Kohn-Sham轨道，这些可以很容易地计算。计算了球形原子和三维钠团簇的交换势$v_\mathrm{x}(\re)$。研究了它的长程渐近行为，包括$v_\mathrm{x}(\re)$在特定空间方向上对非零常数的逼近。我们计算的总能量和轨道能量和静态电偶极子极化率的钠团簇采用确切的交换功能。精确的OEP结果进行了比较的Krieger-Li-Iafrate（KLI）和局部密度近似。
2003-03-19 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus physics.chem-ph
Building Kohn-Sham potentials for ground and excited states
我们用正则化变分方法分析了密度泛函理论的反问题。首先，我们证明了给定$k$和目标密度$ρ$，存在具有密度任意接近于$ρ$的$k^{\text{th}}$束缚混合态的势。状态可以选择纯尺寸$d=1$，没有相互作用，我们提供的数值和理论证据一致导致我们猜想，相同的纯可表示性结果适用于$d=2$，但一组纯状态$v$ -可表示密度是不密集的$d=3$。最后，我们提出了一个反演算法，考虑到退化，消除了标准的通用阻塞行为。
2022-06-30 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
