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密度泛函理論
本詞條是多義詞，共2個義項(xiàng)
量子力學(xué)方法
密度泛函理論(Density functional theory ，縮寫DFT)是一種研究多電子體系電子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)方法。密度泛函理論在物理和化學(xué)上都有廣泛的應(yīng)用，特別是用來研究分子和凝聚態(tài)的性質(zhì)，是凝聚態(tài)物理計(jì)算材料學(xué)和計(jì)算化學(xué)領(lǐng)域最常用的方法之一。
基本信息
| 中文名 | 密度泛函理論 |
| 別名 | DFT |
| 外文名 | Density functional theory |
| 術(shù)語類別 | 物理學(xué)術(shù)語 |
| 用途 | 多種領(lǐng)域中電子結(jié)構(gòu)計(jì)算 |
簡介
電子結(jié)構(gòu)理論的經(jīng)典方法，特別是Hartree-Fock方法和后Hartree-Fock方法，是基于復(fù)雜的多電子波函數(shù)的。密度泛函理論的主要目標(biāo)就是用電子密度取代波函數(shù)做為研究的
密度泛函理論[量子力學(xué)方法]
雖然密度泛函理論的概念起源于Thomas-Fermi模型，但直到Hohenberg-Kohn定理提出之后才有了堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。Hohenberg-Kohn第一定理指出體系的基態(tài)能量僅僅是電子密度的泛函。
Hohenberg-Kohn第二定理證明了以基態(tài)密度為變量，將體系能量最小化之后就得到了基態(tài)能量。
最初的HK理論只適用于沒有磁場存在的基態(tài)，雖然現(xiàn)在已經(jīng)被推廣了。最初的Hohenberg-Kohn定理僅僅指出了一一對應(yīng)關(guān)系的存在，但是沒有提供任何這種精確的對應(yīng)關(guān)系。正是在這些精確的對應(yīng)關(guān)系中存在著近似（這個理論可以被推廣到時間相關(guān)領(lǐng)域，從而用來 計(jì)算激發(fā)態(tài)的性質(zhì)）。
實(shí)現(xiàn)途徑
密度泛函理論最普遍的應(yīng)用是通過Kohn-Sham方法實(shí)現(xiàn)的。在Kohn-Sham DFT的框架中，最難處理的多體問題（由于處在一個外部靜電勢中的電子相互作用而產(chǎn)生的）被簡化成了一個沒有相互作用的電子在有效勢場中運(yùn)動的問題。這個有效勢場包括了外部勢場以及電子間庫侖相互作用的影響，例如，交換和相關(guān)作用。處理交換相關(guān)作用是KS DFT中的難點(diǎn)。目前并沒有精確求解交換相關(guān)能 EXC 的方法。最簡單的近似求解方法為 局域密度近似(LDA近似)。LDA近似使用均勻電子氣來計(jì)算體系的交換能（均勻電子氣的交換能是可以精確求解的），而相關(guān)能部分則采用對自由電子氣進(jìn)行擬合的方法來處理。
應(yīng)用
自1970年以來，密度泛函理論在固體物理學(xué)的計(jì)算中得到廣泛的應(yīng)用。在多數(shù)情況下，與其他解決量子力學(xué)多體問題的方法相比，采用局域密度近似的密度泛函理論給出了非常令人滿意的結(jié)果，同時固態(tài)計(jì)算相比實(shí)驗(yàn)的費(fèi)用要少。盡管如此，人們普遍認(rèn)為量子化學(xué)計(jì)算不能給出足夠精確的結(jié)果，直到二十世紀(jì)九十年代，理論中所采用的近似被重新提煉成更好的交換相關(guān)作用模型。密度泛函理論是目前多種領(lǐng)域中電子結(jié)構(gòu)計(jì)算的領(lǐng)先方法。盡管密度泛函理論得到了改進(jìn)，但是用它來恰當(dāng)?shù)拿枋龇肿娱g相互作用，特別是范德瓦爾斯力，或者計(jì)算半導(dǎo)體的能隙還是有一定困難的。
從密度泛函理論（DFT）角度分析：氮還原反應(yīng)中關(guān)于氮活化的單原子和雙原子催化劑
Nanoscale
VASP（PP-PW，商業(yè)軟件）
CASTEP（PP-PW，商業(yè)軟件）
Crystal （FP-LCAO，商業(yè)軟件）
Quantum-ESPRESSO（PP-PW，原PWscf，開源軟件）
Wien2k （FP-LAPW，商業(yè)軟件）
Siesta （Order-N方法，又稱Siesta方法，基于LCAO，開源軟件）
ELK （FP-LAPW，開源軟件）
Exciting （PF-LAPW，開源軟件）
Fleur （FP-LAPW，開源軟件）
Octopus （TDDFT，用于光學(xué)性質(zhì)計(jì)算，開源軟件）
ATK （Siesta方法，商業(yè)軟件）
USPEX（晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測，開源軟件）
Calypso（預(yù)測晶體結(jié)構(gòu)，開源軟件）
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這家伙太懶了，什么都沒寫！
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