Assessing many-body methods on the potential energy surface of the (H$_2$)$_2$ hydrogen dimer
本研究利用LRDMC和多种DFT近似泛函测定了(H$_2$)$_2$二聚体五种构型的势能曲线，发现多数DFT泛函在有限压缩下失效，仅在RPA中引入交换作用才能在整个势能曲线上获得定性正确的描述。
2024-11-12 physics.chem-ph physics.comp-ph
Basis-set correction based on density-functional theory: Linear-response formalism for excited-state energies
本文将基于密度泛函理论的基组校正方法推广到激发态线性响应计算，并通过一维双电子模型验证其虽未加速激发能收敛，但显著加速了激发态总能量的基组收敛。
2023-05-26 physics.chem-ph physics.comp-ph
Assessing exchange-correlation functionals for heterogeneous catalysis of nitrogen species
针对含氮化合物多相催化领域交换关联泛函评估不足的问题，研究评估了GGA到RPA的多种泛函在氮物种形成能、催化剂晶格常数及中间体吸附能计算中的表现，发现泛函和范德华校正影响显著，需根据具体反应和材料选择泛函。
2024-06-20 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Assessing Vibrational Frequencies of CO Adsorbed on Cerium Oxide Surfaces Using SCAN and r2SCAN Functionals
本研究比较SCAN、r2SCAN与HSE06预测氧化铈表面吸附CO振动频率的表现，发现meta-GGA即使加入Hubbard U仍存在电荷局域化与频率精度不足，杂化DFT更可靠。
2025-06-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Assessment of Various Density Functionals and Basis Sets for the Calculation of Molecular Anharmonic Force Fields
In a previous contribution (Mol. Phys. { \bf 103}, xxxx, 2005), we established the suitability of density functional theory (DFT) for the calculation of molecular anharmonic force fields. In the present work, we have assessed a wide variety of basis sets and exchange-correlation functionals for harmonic and fundamental frequencies , equilibrium and ground-state rotational constants, and thermodynamic functions beyond the RRHO (rigid rotor-harmonic oscillator) approximation. The fairly good performance of double-zeta plus polarization basis sets for frequencies results from an error compensatio…
2005-03-23 physics.chem-ph physics.comp-ph
Numerical local "hybrid" functional treatment of selected diatomic molecules: comparison of energies and multipole moments to conventional hybrid functionals
V. V. Karasiev在[J. Chem. Phys. { \bf 118}，8567（2003）]中提出的新的局部“混合”泛函以非局部混合泛函为基准。它们的性能测试的总和高占据轨道能量，以及选定的双原子分子的电矩。新的泛函，随着Hartree-Fock和非混合泛函，有限差分计算，这是独立的基础。计算了6- 311 G、6- 311 G ++G（3df，3 pd）和AUG-cc-pVnZ（n= 3，4，6）基组与Hartree-Fock和常规密度泛函方法结合时的总能量和电矩的基组误差。有限差分局部“杂交”和基组非局部杂交泛函的结果之间的比较表明，局部和非局部杂交泛函的总能量同意在基组误差。与基组误差相比，多极矩的离散性在幅度上较大，但仍然相当小（小于6- 311 G基组产生的误差）。因此，我们建议使用新的本地“混合”泛函时，精度预计是足够的，因为他们需要一个解决方案的只是微分科恩-沙姆方程，而不是积分微分的情况下的混合泛函。
2012-10-25 physics.chem-ph physics.comp-ph
A basis-set error correction based on density-functional theory for strongly correlated molecular systems
本文将最近提出的基于密度泛函理论（DFT）的基组不完全性修正推广到强关联分子体系[E. Giner等人，J. Chem.Phys.149，194301（2018）]。这种基组校正依赖于波函数计算之间的映射，在有限基组和距离分离DFT（RSDFT）通过定义一个有效的非发散相互作用对应的电子-电子库仑相互作用投影在有限基组。这使得使用RSDFT型互补密度泛函来恢复在这个有限基集中缺失的短程相关效应的主要部分。为了研究弱相关和强相关区域，我们考虑了H10、N2、O2和F2分子的势能曲线直到解离极限，并且我们探索了满足两个关键性质的互补泛函的各种近似：自旋多重态简并（即，相对于自旋投影Sz的能量的独立性）和尺寸一致性。具体来说，我们调查的依赖性的功能上不同类型的顶部对密度和自旋极化。这项研究的关键结果是，显式依赖于上对密度允许一个完全消除任何形式的自旋极化的依赖，而不会有任何显着的精度损失。定量，我们表明，基本设置校正达到化学精度的原子化能量与三重zeta质量的基础上，这里研究的大多数系统。此外，目前的基集不完整性校正提供了平滑的势能曲线沿整个范围的核间距。
2020-04-20 physics.chem-ph physics.comp-ph
Basis-set correction based on density-functional theory: Rigorous framework for a one-dimensional model
我们重新审视最近引入的基组校正理论的基础上密度泛函理论，包括在校正的基组不完整性误差的波函数方法使用密度泛函。我们使用一个一维模型哈密顿与δ势相互作用，其优点是更容易进行更系统的分析比三维库仑系统，同时保持波函数方法的慢基础收敛问题的本质。我们提供了一些数学细节的理论，并提出了一个新的变体的基础设置校正，其优点是适合于发展一个适应的局部密度近似。我们确实展示了如何开发一个本地密度近似的基础设置的校正功能，这是自动适应的基础设置，而不诉诸范围分离的密度泛函理论在以前的作品，而是使用有限的均匀电子气的电子-电子相互作用的基础设置上投影。这项工作把基集校正理论的坚实的理由，并提供了一个有趣的策略，这种方法的改进。
2022-02-09 cond-mat.other physics.chem-ph physics.comp-ph
Basis convergence of range-separated density-functional theory
距离分离密度泛函理论是Kohn-Sham密度泛函理论的另一种方法。距离分离密度泛函理论的策略是将库仑电子-电子相互作用分为长程和短程两部分，长程部分用显式多体波函数方法处理，短程部分用密度泛函近似处理。在电子-电子相互作用的长程部分使用多体方法的优点之一是，与标准库仑相互作用的情况相比，它们对单电子原子基的敏感性要小得多。在这里，我们提供了一个详细的研究范围分离的密度泛函理论的基础收敛。研究了长程波函数的分波展开在电子-电子并合附近的收敛性。结果表明，对于长程波函数，收敛速度与最大角动量L成指数关系，而对于库仑相互作用，收敛速度与最大角动量L成多项式关系。我们还研究了He，Ne，N_2和H_2O四个体系的长程二阶M-Plesset关联能随Dunning基组cc-p（C）VXZ基数X的收敛性，发现关联能的误差最好用X中的指数拟合.这使得我们提出了一个三点完全基组外推方案的距离分离密度泛函理论的基础上的指数公式。
2015-02-19 physics.chem-ph physics.comp-ph
Molecular NMR shieldings, J-couplings, and magnetizabilities from numeric atom-centered orbital based density-functional calculations
我们描述了一个精确的和可扩展的实现计算分子核磁共振屏蔽，J-耦合，和磁化率在非相对论性半局域密度泛函理论，基于数值原子中心轨道（NAO）基组。我们比较了两种已建立的NAO基组（NAO-VCC-nZ和FHI-aims-09）与几种已建立的高斯型基组的收敛性。NAO基组比标准相关性一致的高斯型基组（cc-pVnZ、aug-cc-pVnZ、cc-pCVnZ、aug-cc-pCVnZ）更快地达到基组极限。对于屏蔽，NAO-VCC-nZ基组的收敛性质和精度类似于Jensen的针对屏蔽优化的极化一致（pc）基组（pcS-n）。对于J-耦合，我们开发了一种新类型的NAO基组（NAO-J-n）通过增加NAO-VCC-nZ基组与紧的S-函数从Jensen的pcJ-n基组，这是优化的J-耦合。我们发现NAO-J-n的收敛性类似于pcJ-n基组。大规模的实施的适用性证明了屏蔽和J-耦合系统中的超过1,000个原子。
2018-05-30 physics.chem-ph physics.comp-ph
Curing basis-set convergence of wave-function theory using density-functional theory: a systematically improvable approach
本文提出用密度泛函理论（DFT）来修正波函数理论（WFT）的基组误差。这里开发的关键思想之一是定义一个范围分离参数，它自动适应给定的基组。精确方程的推导是基于DFT的Levy-Lieb公式，这有助于我们定义一个互补泛函，该泛函唯一地校正WFT的基组误差。DFT和WFT的耦合是通过定义投影在单粒子基组中的电子-电子库仑算子的实空间表示来完成的。这种有效相互作用的特殊性在于：在完备基组的极限下，它与精确的电子-电子相互作用相一致;在基组不完备的情况下，它在电子-电子聚并点处是有限的。的有效相互作用的非发散字符允许一个定义的映射与长程相互作用中使用的范围分离的DFT的上下文中，并设计实用的近似未知的互补功能。在这里，局域密度近似提出了全组态相互作用（FCI）和选择组态相互作用的方法。我们的理论进行了数值测试，计算一系列原子系统的总能量和电离势。结果清楚地表明，DFT校正大大提高了总能量和能量差的基集收敛性。例如，当aug-cc-pV 5 Z基组在近FCI水平上几乎不能达到这样的精度水平时，用本文提出的方法从aug-cc-pVTZ基组获得亚kcal/mol精度。
2018-09-05 physics.chem-ph physics.comp-ph
How Large is the Elephant in the Density Functional Theory Room?
最近的一篇论文比较了密度泛函理论的结果，原子化能量和偶极矩使用多小波为基础的方法与传统的高斯基组的结果，并得出结论，高斯基组是有问题的，以实现高精度。我们表明，通过适当选择高斯基集，它们能够实现基本上相同的精度的多小波方法，并确定了一对夫妇的多小波计算中可能存在的问题。
2017-04-28 physics.chem-ph physics.comp-ph
Computationally efficient double hybrid density functional theory using dual basis methods
我们研究的应用程序最近开发的双基础方法的头戈登和同事的双杂化密度泛函计算。使用B2-PLYP，B2 GP-PLYP，DSD-BLYP和DSD-PBEP 86密度泛函，我们评估的性能的双基方法计算的构象能量变化的C $_4$ -C $_7$烷烃和S22集的非共价相互作用能。对偶基方法，结合分辨率的身份二阶Møller-Plesset理论，给出的结果与传统的方法在一个大大减少的计算成本非常一致。
2015-03-26 physics.chem-ph
Accurate Hellmann-Feynman forces from density functional calculations with augmented Gaussian basis sets
Hellmann-Feynman（HF）定理提供了一种直接从电子密度计算力的方法，通过电子密度的机器学习（ML）模型为大型系统提供了有效的力计算。阻碍原子中心基组的HF方法被普遍接受的主要问题是众所周知的Pulay力，如果天真地丢弃，通常会造成10 eV/Ang以上的力的误差。在这项工作中，我们证明，如果一个适当的增广高斯基组被用于密度泛函计算，Pulay力可以被抑制和HF力可以计算准确的分析力与国家的最先进的基组，允许几何优化和分子动力学可靠地进行HF力。我们的研究结果为使用ML密度和HF定理准确有效地模拟大型系统铺平了道路。
2022-12-19 physics.chem-ph physics.comp-ph
The vDZP Basis Set Is Effective For Many Density Functionals
本文证明 vDZP 基组可与多种密度泛函直接结合，在不重新参数化的情况下达到组合方法级别的精度，从而避免小基组误差并实现快速量子化学计算。
2024-11-20 physics.chem-ph
A posteriori error estimator for adaptive local basis functions to solve Kohn-Sham density functional theory
University of Cambridge（剑桥大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文提出了一种基于残差的后验误差估计方法，用于指导非均匀基函数细化，以提高对高不均匀系统（如表面和大分子）的 Kohn-Sham 电子结构理论计算精度。
2014-06-16 cs.NA math.NA physics.chem-ph
Assessing MP2 frozen natural orbitals in relativistic correlated electronic structure calculations
耦合团簇（CC）算法的计算规模与关联电子数和基组大小的关系是限制其应用的瓶颈。这对于基于2-或4-分量相对论性哈密顿量的计算尤其如此，其通常采用未收缩基组并导致大的虚拟分子轨道（VMO）空间。这个问题可以通过采用比由规范Hartree-Fock（HF）集提供的虚拟旋量更紧凑的虚拟旋量集来缓解，例如基于自然轨道（NO）的那些。在本文中，我们描述了一个模块的实现，用于生成相关波函数的NO，特别是MP2冻结自然轨道（MP2 FNO），作为我们的大规模并行架构的相对论耦合簇理论的新实现的一个组成部分[J. Pototschnig et.例如，J.化学理论计算17，5509，2021]。我们的实现是能够操纵复杂的和四元数密度矩阵，从而允许生成的Kramers限制和Kramers不受限制的MP2 FNO。此外，NOs在母原子轨道（AO）基上被重新表示，因此该代码也使得在AO基上生成CCSD自然轨道以供进一步分析成为可能。通过研究MP2 FNO在CCSD水平上对相关能和分子性质的截断误差，如核上的电场梯度（EFG），卤化氢HX（X=F-Ts）的电偶极矩和电四极矩，以及H $_2$ Y $_2$（Y=O-Se）的宇称破坏能差（PV），我们发现，MP2 FNO在整个周期表中以大致均匀的方式加速了相关能的收敛，并且，随着VMO空间被截断到全空间的一半左右，有可能获得对能量和所考虑的所有分子性质的可靠估…
2022-04-18 physics.chem-ph
Faster Exact Exchange for Solids via occ-RI-K: Application to Combinatorially Optimized Range-Separated Hybrid Functionals for Simple Solids with Pseudopotentials Near the Basis Set Limit
In this work, we developed and showcased the occ-RI-K algorithm to compute the exact exchange contribution in density functional calculations of solids near the basis set limit. Within the gaussian planewave (GPW) density fitting, our algorithm achieves a 1-2 orders of magnitude speedup compared to conventional GPW algorithms. Since our algorithm is well-suited for simulations with large basis sets, we applied it to 12 hybrid density functionals with pseudopotentials and a large uncontracted basis set to assess their performance on band gaps of 25 simple solids near the basis set limit. The la…
2022-11-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
On the integration accuracy in molecular density functional theory calculations using Gaussian basis sets
用Gaussian 98程序系统计算了若干分子的密度泛函理论（密度泛函理论）分子性质（包括能量、几何形状、振动频率和红外强度）对径向和角向数值积分网格以及对分区方案的敏感性。典型的生产网格尺寸的问题对于第三行过渡金属系统特别严重，但对于像CCH这样简单的分子仍然可能导致定性上不正确的结果。实用的建议是相对于网格选择的能量（+梯度）的步骤，以及为解决方案的CPKS（耦合摄动科恩-沙姆）方程。
2000-06-27 physics.chem-ph physics.comp-ph
First-principles density-functional calculations using localized spherical-wave basis sets
我们提出了一个详细的研究使用本地化的球面波基组，首先介绍了在线性标度的情况下，在第一性原理密度泛函计算。几个参数，控制的完整性，这一基础集的系统，如分子和散装晶体硅充分调查。我们发现，结果与使用扩展的平面波基组得到的结果是一致的。由于球面波基组是准确的，易于处理，相对较小，可以系统地改进，我们希望它在其他应用中使用。
2018-07-13 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Approaching the Basis Set Limit in Gaussian-Orbital-Based Periodic Calculations with Transferability: Performance of Pure Density Functionals for Simple Semiconductors
用量子化学方法和高斯型轨道（GTO）模拟固体已经越来越受欢迎。尽管如此，很少有系统的研究，评估基组不完整性错误（BSIE）在这些GTO为基础的模拟在各种固体。在这项工作中，我们报告了一个基于GTO的固体实现，并应用它来解决基集收敛问题。我们采用一个简单的策略来生成大的无收缩（unc）GTO基集，我们称之为unc-def 2-GTH集。这些基组表现出系统的基础上的限制，以及良好的可转移性的基础上应用到43个简单的半导体的改进。最值得注意的是，我们发现的BSIE的unc-def 2-QZVP-GTH是小于0.7 m $E_h$每原子的总能量和20毫电子伏的带隙在这里考虑的所有系统。使用unc-def 2-QZVP-GTH，我们报告了组合设计的Meta广义梯度泛函（mGGA）B 97 M-rV的带隙基准，并表明B 97 M-rV与其他现代mGGA泛函M06-L（1.26 eV），MN 15-L（1.29 eV）和SCAN（1.20 eV）表现相似（均方根偏差（RMSD）为1.18 eV）。这代表了较旧的纯泛函如LDA（1.71 eV）和PBE（1.49 eV）的明显改进，尽管所有这些mGGA仍然远远不能定量准确。我们还提供了几个警示说明使用我们的无合同基地和GTO固体基组发展的未来研究。
2021-10-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Method for Calculating Excited Electronic States Using Density Functionals and Direct Orbital Optimization with Real Space Grid or Plane Wave Basis Set
本文提出了一种直接轨道优化方法，用于电子激发态的密度泛函计算。该方法是变分的，提供原子力的激发态，并可以应用到Kohn-Sham（KS）泛函以及轨道密度相关泛函（ODD），包括显式的自相互作用校正。KS泛函的实现包括两个嵌套循环：（1）内循环用于在对应于激发态的被占据轨道和一些虚拟轨道所跨越的子空间中寻找驻点;（2）外循环用于最小化轨道空间中的切向能量。对于ODD泛函，第三个循环用于找到仅在占据轨道之间最小化能量泛函的幺正变换。结合最大重叠法，该算法收敛在传统的自洽场算法往往失败的挑战性的情况下。基准测试包括两个电荷转移激发硝基苯和CO的激发退化$π^\ast$轨道的复杂轨道的重要性说明。几个金属-配体的电荷转移和金属为中心的激发态的Fe $^{\rm II}$光敏剂复合物的方法的应用程序的描述和报告的实验估计的结果相比。该方法也被用来研究Perdew-Zunger自相互作用校正的影响价和里德堡激发态的几个分子，无论是单重态和三重态，和性能相比，半局域和杂化泛函。
2021-05-17 physics.chem-ph physics.comp-ph
Double-hybrid density-functional theory with density-based basis-set correction
本研究为基于密度的基组修正（DBBSC）方法应用于双杂化近似提供了理论依据，揭示了耦合常数参数λ与均匀坐标缩放的关系，并通过测试计算验证了该方法能有效加速基组收敛，且忽略缩放是合理近似。
2025-06-23 physics.chem-ph
Assessing the Tamm-Dancoff Approximation, singlet-singlet, and singlet-triplet excitations with the latest long-range corrected double-hybrid density functionals
我们继续我们在时间相关（TD）密度泛函理论（DFT）的背景下开发的长程校正双杂化密度泛函（LC-DHDF）ω B2 PLYP和ω B2 GP-PLYP的工作，以实现单重态-单重态激发的稳健描述[J. Chem. Theory Comput. 15，4735（2019）]。在我们最初的研究中，我们只评估了长距离校正（LC）对基于BLYP的DHDF的影响，在此，我们通过在已建立的TD-DHDF方案中提供基于PBE的LC-DHDF的第一次测试来扩展我们的理解。此外，这项研究是为数不多的直接比较TD-DHDF和其更快的Tamm-Dancoff近似变体（TDA-DHDF）的研究之一。最重要的是，这是自Grimme和Neese的TDA-B2 PLYP [J. Chem. Phys. 127，154 - 116（2007）]以来的第一个TDA-DHDF研究，也是第一个解决单线态-三线态激发的TD-DHDF工作。我们展示了如何TD-DHDFs和TDA-DHDFs之间的差异往往是可以忽略不计的单线态激发，但如何应用TDA-DHDFs的三重激发。对于这两种激励类型，LC对基于BLYP的DHDF是有益的，但对基于PBE的DHDF是有害的。对于局域价和里德堡激发，可以推荐使用ω B2 PLYP和ω B2 GP-PLYP以及全局DHDF PBE-QIDH。如果跃迁具有电荷转移特性，则应采用ω B2 PLYP…
2020-07-16 physics.chem-ph
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
An overview of self-consistent field calculations within finite basis sets
本文给出了有限基上自洽场方程的统一推导方法。限制和非限制的Hartree-Fock（HF）理论以及各种密度泛函（DF）近似被认为是。讨论了HF和DF模型的幺正不变性，为局域化分子轨道的应用铺平了道路。在非正交基组中导出了自洽场方程，并讨论了基组中存在线性依赖时的解。讨论了Kohn-Sham-Fock矩阵的迭代对角化导致总能量最小化的原因。通过直接最小化以及稳定性分析的自洽场方程的解决方案的替代方法也进行了简要讨论。显式表达式给出的贡献Kohn-Sham-Fock矩阵元GGA泛函。距离分离的混合和非局部相关泛函也进行了简要讨论。
2020-02-11 physics.chem-ph physics.comp-ph
Efficient all-electron time-dependent density functional theory calculations using an enriched finite element basis
提出了一种高效、系统收敛的全电子实时含时密度泛函理论（TDDFT）计算方法。EFE基是对经典的有限元基的扩充，它具有由原子基态DFT计算得到的数值原子中心基。特别是，我们正交化的富集功能相对于经典的有限元基础，以确保良好的条件下产生的基础。我们采用二阶马格努斯传播子结合自适应Krylov子空间方法的Kohn-Sham轨道的有效时间演化。我们依靠\textit{a priori}误差估计来指导我们选择自适应有限元网格以及在TDDFT计算中使用的时间步长。我们观察到接近最佳收敛率的偶极矩的空间和时间离散化。值得注意的是，我们达到了$50-100\times$加速的EFE基础上的CFE基础。我们还证明了EFE的基础上的线性和非线性响应的效率，通过研究钠簇的吸收光谱，在绿色荧光蛋白质发色团的线性到非线性响应的过渡，镁二聚体的高次谐波产生。最后，我们达到了良好的并行可扩展性，我们的数值实现EFE的基础上$\sim1000$处理器，使用基准系统的50原子钠纳米团簇。
2022-10-26 physics.chem-ph
Assessing the Effects of Orbital Relaxation and the Coherent-State Transformation in Quantum Electrodynamics Density Functional and Coupled-Cluster Theories
本研究对比了含相干态变换与轨道弛豫的弛豫方法和不含该效应的非弛豫方法，在腔QED-TDDFT和QED-EOM-CC理论中的表现，明确了两类方法在原点不变性、激发能及拉比分裂计算上的差异与精度优劣。
2023-05-18 physics.chem-ph
A basis-set-free reference for the exact exchange-energy density and functional development
University of Toronto（多伦多大学）；Acceleration Consortium, University of Toronto（多伦多大学加速联盟）；Vector Institute for Artificial Intelligence（向量人工智能研究所）
本文开发了无基组数值代码AXEL，可精确计算局域交换能密度，其结果与MRChem等代码及大基组参考精度相当，可作为交换泛函开发的无基组参考平台。
2026-10-15 physics.chem-ph
Fast hybrid density-functional computations using plane-wave basis sets
一个新的，非常快的，执行的确切（Fock）交换运营商的电子结构计算内的平面波赝势方法详细描述了分子和周期性的系统，并仔细验证。我们的方法结合了最近提出的自适应压缩交换方法，以减少在自洽循环中评估交换的次数，并采用轨道定位程序，该程序减少了每次评估时计算的交换积分的数量，并可能减少了每个交换积分的计算时间。新的实现已经在Quantum ESTERO发行版中可用，根据各种现实的基准计算，它的加速比永远不会小于3 - 4倍，并且会随着系统的大小而增加。
2018-12-11 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Adaptive local basis set for Kohn-Sham density functional theory in a discontinuous Galerkin framework I: Total energy calculation
Princeton University（普林斯顿大学）；New York University（纽约大学）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
提出一种在不连续Galerkin框架中自适应构建局部基函数的方法，以高效高精度计算Kohn-Sham密度泛函理论的总能。
2011-10-21 cs.NA math.NA physics.chem-ph
One-body reduced density-matrix functional theory in finite basis sets at elevated temperatures
在这篇综述中，我们提供了一个严格的和自包含的介绍一体化约化密度矩阵（1RDM）功能理论。我们这样做的情况下，一个有限的基集，其中密度泛函理论（DFT）隐含地成为一个1RDM功能的理论。为了避免非唯一性问题，我们考虑的情况下，费米和玻色子系统在高温和可变粒子数，即一个巨正则系综。对于费米子的情况下，Fock空间是有限维的，由于泡利原理，我们可以提供一个严格的1RDM泛函理论相对简单。对于玻色子情形，任意多个粒子可以占据一个状态，福克空间是无限维的，数学上的微妙之处（不是每个厄米哈密顿量都是自伴的，期望值可以变成无穷大，也不是每个自伴哈密顿量都有吉布斯态）使得有必要对允许的哈密顿量和外部非定域势施加限制。对于玻色子相互作用的简单条件，可以建立严格的1RDM泛函理论，其中我们利用了由于有限的单粒子空间所有1RDM都是有限维的事实。我们还讨论了所产生的问题，从1RDM功能理论以及DFT制定了一个无限维的单粒子空间。
2019-02-01 cond-mat.other math-ph math.MP
Adsorption of small aromatic molecules on gold: a DFT localized basis set study including van der Waals effects
我们比较了密度泛函理论（DFT）的结果，通过使用三种类型的范德华交换相关泛函和定域基组计算得到的小芳香分子（苯，吡啶和噻吩）在金表面上的吸附。我们发现，分子表面结合能的值取决于BSSE效应和交换相关泛函的倾向高估分子表面以及放松系统内的金-金距离之间的相互作用。因此，我们发现，通过使用不同类型的LCAO基组或几何模型的分子在表面上的吸附，结合能可以变化高达100%。的物理参数的计算所产生的关键分析，提出了每个交换相关功能。
2014-02-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
An algorithm for atom-centered lossy compression of the atomic orbital basis in density functional theory calculations
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
本文提出一种基于自然原子轨道的算法，用于高效压缩密度泛函理论计算中的原子轨道基组，实现高精度压缩并降低计算成本。
2025-11-27 physics.chem-ph quant-ph
Avoiding the 4-index transformation in one-body reduced density matrix functional calculations for separable functionals
单体约化密度矩阵（1 RDM）泛函理论的一个主要计算瓶颈是近似1 RDM泛函及其导数的计算。原因是更高级的近似泛函几乎完全定义在自然轨道基中，因此双电子积分的4指数变换似乎是不可避免的。我将证明，这是不是这种情况下，所谓的可分离泛函可以更有效地评估，即只有在立方成本的基础大小。由于大多数近似泛函实际上是可分离的，这种新算法是一个重要的发展，使1 RDM功能理论计算的大型电子系统是可行的。
2016-02-10 cond-mat.other physics.chem-ph physics.comp-ph
Forces from stochastic density functional theory under nonorthogonal atom-centered basis sets
我们在非正交原子中心基组表示中开发了用于在线性标度随机密度泛函理论（sDFT）内计算原子核上的力的形式（Fabian等人，WIRES COMPUT Mol Sci. 2019;e1412. https：//doi.org/10.1002/wcms.1412）并将其应用于溶剂化在水中的色氨酸拉链2（Trp-zip 2）肽。我们使用嵌入片段方法来减少统计误差（波动和系统偏差），其中整个肽是主要片段，其余425个水分子被分组为小片段。我们分析的力量的统计误差的大小，发现系统的偏差是$0.065\,eV/Å$（$\sim1.2\times10^{-3}E_{h}/a_{0}$）的顺序时，使用120个随机轨道，独立于系统的大小。这种偏差的幅度足够小，以确保通过随机DFT（在朗之万分子动力学模拟内）估计的键长将偏离通过确定性计算预测的键长小于1%。
2022-01-27 physics.chem-ph
Quantum-Electrodynamical Time-Dependent Density Functional Theory. I. A Gaussian Atomic Basis Implementation
受Rubio及其同事的量子电动力学含时密度泛函理论（QED-TDDFT）的启发，我们提出了一种利用无量纲振幅来描述光子对QED-TDDFT电子-光子本征态的贡献的方法.这导致了对称的QED-TDDFT耦合矩阵，预计将有利于未来的发展的解析导数。通过高斯原子基实现QED-TDDFT方法，我们研究了偶极自能、旋波近似和Tamm-Dancoff近似对光学腔中模型化合物（乙烯、甲醛和苯甲醛）QED-TDDFT本征态的影响。我们强调，在强耦合制度，高能量和非共振激发态的光子场的方向，这是自动占在我们的QED-TDDFT计算的大跃迁偶极矩的作用，并可能会大大影响与低能量电子态相关的极化激元的能量和成分。
2021-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Band gaps and structural properties of graphene halides and their derivates: A hybrid functional study with localized orbital basis sets
石墨烷和化学计量卤代石墨烯衍生物电子结构的密度泛函计算（氟代石墨烯和其他类似的石墨烯卤化物）显示（i）局域轨道基组可以成功和有效地用于这样的2D材料;（ii）几个泛函预测石墨烷的带隙大于氟代石墨烯的带隙，而HSE 06给出相反的趋势;（iv）石墨烯的零带隙通过氢化和卤化打开并且强烈地取决于混合石墨烯卤化物的化学组成;（V）石墨烯卤化物的稳定性随着卤素原子尺寸的增加而急剧降低-氟代石墨烯是稳定的，而石墨烯碘化物自发地分解。在带隙和稳定性方面，C2FBr和C2 HBr衍生物似乎是有前途的材料，例如，对于（光）电子应用，因为它们的带隙类似于常规半导体的带隙，并且预期它们在环境条件下是稳定的。结果表明，其它含氟化合物（CaHbFc和CaFbYc，Y = Cl，Br，I）是稳定的绝缘体。
2012-09-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Thermodynamics of water modeled using ab initio simulations
我们正则化的潜在分布框架计算与BLYP-D密度泛函模拟液态水的超额自由能。计算的自由能与实验相当一致，但过剩内能和过剩熵则不一致。我们的工作强调了热力学表征的重要性，在评估质量的电子密度泛函描述液态水和水合现象。
2010-08-05 cond-mat.soft physics.chem-ph
