【简述密度泛函理论】密度泛函理论是一种研究多电子体系电子结构的量子力学方法 。 密度泛函理论在物理和化学上都有广泛的应用,特别是用来研究分子和凝聚态的性质,是凝聚态物理和计算化学领域最常用的方法之一 。
Density functional theory (DFT)
电子结构理论的经典方法,特别是Hartree-Fock方法和后Hartree-Fock方法,是基于复杂的多电子波函数的 。 密度泛函理论的主要目标就是用电子密度取代波函数做为研究的
基本量 。 因为多电子波函数有 3N 个变量(N 为电子数,每个电子包含三个空间变量),而电子密度仅是三个变量的函数,无论在概念上还是实际上都更方便处理 。
虽然密度泛函理论的概念起源于Thomas-Fermi模型,但直到Hohenberg-Kohn定理提出之后才有了坚实的理论依据 。 Hohenberg-Kohn第一定理指出体系的基态能量仅仅是电子密度的泛函 。
Hohenberg-Kohn第二定理证明了以基态密度为变量,将体系能量最小化之后就得到了基态能量 。
最初的HK理论只适用于没有磁场存在的基态,虽然现在已经被推广了 。 最初的Hohenberg-Kohn定理仅仅指出了一一对应关系的存在,但是没有提供任何这种精确的对应关系 。 正是在这些精确的对应关系中存在着近似(这个理论可以被推广到时间相关领域,从而用来计算激发态的性质[6]) 。
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