比较密度泛函理论和量子化学方法的异同

发布网友发布时间：2022-04-20 01:40

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热心网友时间：2022-05-29 13:05

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.
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]）.