《量子化学》教学课件苏州大学第八章密度泛函理论简介

探究密度泛函理论量子化学是化学和量子力学的交叉领域，密度泛函理论是量子化学中重要的研究方向之一接下来让我们一起了解一下密度泛函理论的基础知识密度泛函理论简介什么是密度泛函？交换相关函数密度泛函是描述电子态的密度与外加势能之间交换相关函数描述电子间相互作用的性质的关系的函数哈特里福克理论-哈特里福克理论是最早的确定电子密度的理论-方法密度泛函理论的基本原理近似Thomas-Fermi通过电子密度函数的函数形式进行处理，推导出交换相关能的表达式方程Kohn-Sham构建一个等效单电子哈密顿量，将含交换相关能的波函数变换成一组符合该哈密顿量的单电子波函数交换相关能构造近似表达式来描述电子间的相互作用密度泛函理论的应用领域材料科学1可以用密度泛函理论研究材料的电子结构和性质表面科学2可以研究固体表面的结构和电子特性生物化学3可以探究分子的构象、能量、结构和反应性质等重要问题密度泛函理论的发展历程年年年119642198031998和提出和提出交换提出Kohn ShamParr YangJohn P.Perdew方程相关能的密度泛函方法了密度泛函理论中广泛Kohn-Sham使用的交换相关泛函—泛函—PBE密度泛函理论的优缺点优点缺点适用性广依赖于交换相关泛函的选择••计算精度高难以处理强关联体系••计算速度快•密度泛函理论的未来发展趋势超大规模计算强关联体系研究计算机人工智能未来密度泛函理论可望突破发展新的杂化密度泛函方法密度泛函理论和人工智能的计算规模限制，实现超大规和量子蒙特卡罗方法，以应结合，将会实现更智能化的模计算对强相互作用和强关联体系计算设计研究的挑战。