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fyh987

金虫 (小有名气)

[交流] 第一性原理研究的意义

第一性原理研究的具体意义何在？到底应该如何将理论值与实验值进行比较呢?如何是计算带隙和光学性质的话貌似理论计算与实验值相差很大啊，如果这样的话，请问用理论计算还有意义吗？欢迎高手前来讨论，对这个问题一直比较迷茫。
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1楼 2012-12-18 17:18:58
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kent006

金虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
这是一个悖论命题，也是一个会引起越来越多讨论和挑战的命题
这也是有关电子结构研究方面无助的表现。当波尔的电子层结构理论无法再深入发展的阶段，只能依靠薛定谔方程，运用经典力学理论进行研究。幸好薛定谔建立了这个方程，如果没有它，也许会有更大的发现。

可悲的是，面对有明显缺陷的电子理论，无人在去深入探讨，而是在哪自圆其说，这也是第一原理应用的负面效应。

这里的科学问题，还是应该正视的，现在都太功利了，这也成就了第一原理计算的广泛应用。
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12楼2012-12-21 08:26:02
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cenwanglai

荣誉版主 (知名作家)
★ ★ ★
fyh987(金币+1): 谢谢参与
fzx2008: 金币+2, 谢谢指教！ 2012-12-18 22:55:04
你只有了解了理论，才知道如何用好理论，而不至于把理论结果演绎到背离物理意义的地方。

理论只能照见它擅长的地方。对理论结果的解释，需要对所关注的过程的物理化学特性有深入的了理解。


我好像在说废话~~

[ Last edited by cenwanglai on 2012-12-18 at 20:15 ]
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2楼2012-12-18 20:13:36
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kjsun

木虫 (正式写手)
★ ★ ★ ★ ★
fyh987(金币+1): 谢谢参与
fyh987: 金币+1 2012-12-18 21:40:47
fzx2008: 金币+3, 谢谢交流！ 2012-12-18 22:55:24
我是冲着金币来的，腆着脸胡乱说两句，楼主莫太叫真。
1. 第一性原理除了可以跟实验值比较之外，最主要的是揭示深层次的原理，最终提高人们的认识，推动科学的发展。
2. 跟实验手段一样，理论计算也在发展中。您所谓的带隙实验和计算差别非常大，是指用的DFT算的吧。DFT处理多电子交换关联的时候，采用了一些比较粗糙的近似，所以带隙一般偏小，可以采用杂化泛函或者GW的方法得到更接近实验值的结果，不过这些计算都很耗时。
3. 如果你很在意带隙，就用我说的“更高级”的理论计算方法。普通的DFT算一些能量和结构还是很准的，当你不太关注带隙的时候，也是可以用来研究一些问题的。
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3楼2012-12-18 20:16:04
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chenyuchen

木虫 (正式写手)
★ ★ ★ ★ ★
fyh987(金币+1): 谢谢参与
fzx2008: 金币+3, 谢谢指教！ 2012-12-18 22:56:01
fyh987: 金币+1 2012-12-19 10:17:19
第一性原理的意义有很多综述文章，自己可以查查。
正如楼上所说，认识到这种方法的缺陷是好的，但是他的优点更应该知道。比如你说的光谱和能隙问题，如果不计算，你就不知道能隙是如何打开的。而光学性质的理解，比如某个峰是什么轨道跃迁，都需要计算才知道。至于多体效应更需要计算才能确定。当然计算不一定能预测准确（目前很多情况确实如此），但是仍然可以加深对实验数据的理解。也可以举个简单的例子，我们都知道角分辨光电子能谱可以测出能带结构，也知道对于特别是强关联体系的能带，普通的LDA计算无法给出准确的带宽（类似能隙），但是这个领域的经常把实验和LDA所得能带带宽进行比较，两者之间的倍数为renormalization factor,这个数据对材料的关联强度可以给出一个估计，这对理解很多物理性能也是很重要的。这些例子都是和实验直接结合的，能看出用处了吧？
至于，第一性原理进行物相结构预测，辅助建立各种物性产生机理的理论等也是目前在发展的方向，当然，我水平有限，楼主可以自己找找相关文献。
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4楼2012-12-18 21:52:33
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