无轨道密度函数理论:用于大规模第一原理模拟的有吸引力的电子结构方法
Wenhui Mi1,2,3, Kai Luo4, S B Trickey5
1Key Laboratory of Material Simulation Methods & Software of Ministry of Education, College of Physics, Jilin University, Changchun 130012, PR China.
无轨密度函数理论 (OFDFT) 为Kohn-Sham DFT提供了一种计算效率高的替代方案,使更大的模拟成为可能. 这篇评论探讨了OFDFTT的情况.
科学领域:
- 计算化学的计算化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 凝聚物质物理学 凝聚物质物理学
背景情况:
- 科恩-沙姆密度函数理论 (KSDFT) 是广泛使用的,但对于大型系统而言,计算成本昂贵.
- KSDFT的高成本是由于计算Kohn-Sham轨道而产生的,这限制了它在大规模模拟中的应用.
- 无轨道DFT (OFDFT) 消除了对明确轨道计算的需求,提供了更具可扩展性的方法.
研究的目的:
- 审查OFDFT的历史背景和理论基础.
- 讨论OFDFT开发精确的动能密度函数 (KEDF) 的挑战和最近的进展.
- 调查OFDFT在各种科学领域的数值技术和应用.
主要方法:
- 对OFDFT和KEDFs现有文献的审查.
- 对不同类型的KEDF进行分析,包括一点,两点和机器学习的函数.
- 对OFDFT的数值算法和实施策略的调查.
主要成果:
- 与系统大小相比,OFDFT实现了近线性扩展,与KSDFT相比,大大降低了计算成本.
- 在制定近似的KEDF方面取得了进展,尽管仍然存在挑战.
- 目前正在探索各种KEDF和数值方法,以提高OFDFT的准确性和适用性.
结论:
- OFDFT为模拟比KSDFT目前可行的更大,更复杂的系统提供了一个有希望的途径.
- 继续开发KEDF和数值方法对于实现OFDFT的全部潜力至关重要.
- 在材料科学,化学和物理中,OFDFT的应用正在出现,使得新的现象的探索成为可能.
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