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铁虫 (正式写手)


[交流] 第一性原理光电催化,电化学

【材料计算】第一性原理、密度泛函理论、从头算之间的关系
首先,第一原理是firstprinciple,不是从头算(ab initio),不是DFT。
分子模拟有两个层面的东西要讨论,就是当使用了BO近似后,怎么分别处理电子和离子实。
处理电子:当用量子力学处理电子的时候就是第一原理方法,密度泛函是一种、半经验也是、HF也是,等等。当我们不想管电子的细节的时候,就直接用势函数描述电子的效果,就是分子力学的方法。
而第一原理中的HF系列是不用任何实验拟和结果的的,所以是从头算;而半经验显然不是从头算。至于DFT,由于XC部分也是用实验拟和的,因此我以为不算从头算。
谈到如何处理离子实的问题时,可以不动,这就是单点计算;可以优化几何结构;可以研究离子实的动力学过程(分子动力学),可以进行随机-统计(montecarlo方法)等等。
第一性原理面更宽些吧,广义的第一性原理应该也包含,分子动力学,分子力学,蒙特卡罗,密度泛函等方法,而且第一性原理也不单单出现在物理学科,物理上把承认所有主流学科(如牛顿力学,量子力学)的基础上所做的工作都叫第一性原理。
所以第一性原理包含DFT,DFT是第一原理的一个小分支。

第一原理(ab init) 包括(共2类):
1.基于波函数的计算,?该类程序大都是计算化学(Quantum Chemistry(QC))用到的,基本理论是CCSD(T)(基团展开),程序有gamess-us, psi-k, gauss, turbomole, ...
2.基于DFT(密度泛涵的),程序有abinit, siesta, pwscf(QE, QuantumESPRESSO), vasp, ...
上面两类在文献中都称自己为第一原理,所以第一原理和密度泛涵是不等价的,密度泛涵只是其中一种:-)
密度泛函理论是与HF自洽场理论并列的一个概念。有人说,第一原理计算就是指基于密度泛函理论的计算,而从头计算是基于HF理论的,也有人说,第一原理计算就是从头计算。密度泛函的核心是KS方程。
单分子问题的密度泛函理论一般直接称为密度泛函,凝聚态物理、材料科学等领域把基于密度泛函理论的方法称为第一性原理。第一性原理是基于KS方程的(其理论形式严格,但具体泛函不可能没有参数),从头计算一般指非相对论框架的薛定谔方程(不使用其他任何经验参数)形式的单原子分子理论
密度泛函即DFT理论??指的是?化学性质是由电子云密度决定的??不需要解出每个原子的轨道? ?而??从头算法?就是?第一性原理,?是指从最开始的原子轨道(有电脑随即给出)进行迭代计算,规定一个精度(也就是能量的最小误差范围),直至算到小于规定的误差就是计算的终态。
密度泛函是第一原理的一种。简单说来,所谓第一就是指预测物性不用试验参数,仅通过电荷,电子质量和普朗克常数解密度泛函理论的Kohn-Sham方程得出。
基于量子力学原理的计算方法都可以称为第一原理,例如HF方法,第一原理分子动力学等。推荐一个学习课程链接:http://icesci.cn/hdp/2019/0423/0205201.html

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