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物理毁一生

新虫 (初入文坛)

[交流] 关于密度泛函计算的疑惑(初学) 已有5人参与

一、原来求解薛定谔方程的波函数(本证函数)和能量(本征值)有3N个变量,KS证明通过密度(仅3个变量)也能求出总能量(不过是基态的),所以现在要对含有电子密度的能量泛函理进行求解。
二、给出K-S方程,能量可有密度表示,E[ro] = Ts[ro] + Exc[ro] + EH[ro] + Eext[ro],其中交换关联项可采用LDA,GGA等多种近似,而其他几项都有清晰的表达式。
三、利用泛函分析,利用SCF求解使能量最低的密度函数。(其中数学方法暂时不讨论,因为我看不懂)。
四、利用得到的基态能量和电子密度计算体系的光学、电学等性质。
我的理解是这样的,那么,问题来了,挖掘机技术哪家强......
Q1:在计算过程中,我只能求得基态能量和电子密度,那么体系的波函数我能够求得吗?如果不知道波函数,怎么可能了解其它的物理性质呢?只有波函数才能反映体系的状态啊!
Q2:K-S方程中动能项Ts[ro]的表达式需要各电子的波函数,而不仅仅是电子密度,求解过程中能够得到吗?
Q3:LDA的物理图像是什么,能用LDA近似需要满足什么样的条件?
Q4:在计算过程中(使用软件时),自洽求解时方法是不是唯一的?是不是我们只用选择交换关联参数和边界限制?
(任意一个问题都可,求大神指导)
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尼玛,学物理,毁一生
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小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
Q1:KS的框架虽然是“密度”泛函,但是求解过程还是借助了“(赝)波函数”来进行计算。但是这个波函数在Exc非精确的情况下是非物理的,但目前没有一个Exc是真正意义上的精确。
Q2:如上面所说,自洽过程借助的是波函数,计算密度则通过<ψ|ψ>进行,都是基于波函数进行的。
Q3:LDA的导出基于均匀电子气,一般比较适合电子密度变化较为缓慢的体系。
Q4:这个没明白你指的方法是?自洽求解可以采用不同的展开基,比如LCAO或者是平面波等,求解的方式从数学的角度稍有差异,广义来说没什么区别。
不一定挂在论坛,计算问题问题欢迎留言。
2楼2014-10-11 11:11:55
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tsglss

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引用回帖:
30楼: Originally posted by KalaShayminS at 2014-10-15 21:59:13
求解KS方程自然就得到KS波函数了,求解过程是个复杂的数学问题,DFT程序就是做这个的。上面已经说过了,波函数用基组来表示。算符也可以用基组来表示。因为KS波函数的形式是Slater行列式,所以其产生湮灭算符是显然 ...

希望其它人参与讨论一下吧

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做好自己
31楼2014-10-16 08:30:14
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KalaShayminS

铁杆木虫 (著名写手)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
LZ对密度泛函和K-S方程的关系理解错了。
密度泛函是H-K的定理,K-S方程是“在密度泛函理论框架下求解问题”的方法。

如楼上已经说了,KS方法借用了一个非相互作用系统的波函数,用来表达动能。这个波函数和真实体系的波函数没啥必然联系。但是,这个波函数仍然可以用来计算各种物理性质。

Q4:自洽是个数学问题,有多种可行的数学方法,一般不需要操心。程序一般会给选项来选方法。
3楼2014-10-11 23:08:14
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物理毁一生

新虫 (初入文坛)

引用回帖:
3楼: Originally posted by KalaShayminS at 2014-10-11 23:08:14
LZ对密度泛函和K-S方程的关系理解错了。
密度泛函是H-K的定理,K-S方程是“在密度泛函理论框架下求解问题”的方法。

如楼上已经说了,KS方法借用了一个非相互作用系统的波函数,用来表达动能。这个波函数和真实 ...

请问在自洽过程中,最后得到的是非相互作用的波函数,还是真实系统的波函数?
尼玛,学物理,毁一生
4楼2014-10-12 11:13:04
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物理毁一生

新虫 (初入文坛)

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2楼: Originally posted by 卡开发发 at 2014-10-11 11:11:55
Q1:KS的框架虽然是“密度”泛函,但是求解过程还是借助了“(赝)波函数”来进行计算。但是这个波函数在Exc非精确的情况下是非物理的,但目前没有一个Exc是真正意义上的精确。
Q2:如上面所说,自洽过程借助的是波 ...

请问一下如果求解一个体系,我不知道它里面真实的势,在用KS方程求解时,势如何选择?貌似在DFT中,只进行了LDA(或其他的),但是对势场也没有一个明确的说明。
尼玛,学物理,毁一生
5楼2014-10-12 11:19:21
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卡开发发

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5楼: Originally posted by 物理毁一生 at 2014-10-12 11:19:21
请问一下如果求解一个体系,我不知道它里面真实的势,在用KS方程求解时,势如何选择?貌似在DFT中,只进行了LDA(或其他的),但是对势场也没有一个明确的说明。...

这个你可以去找一些测试的文献。

一般KS框架下的Exc泛函通常算某个性质不错,但是换到另外一个性质就很糟糕,这些就只能凭借经验。当然某些泛函也是特定为了修正某些因素去构造的。

自洽过程得到的是非相互作用的波函数,得不到真实的波函数。
不一定挂在论坛,计算问题问题欢迎留言。
6楼2014-10-12 12:36:03
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KalaShayminS

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5楼: Originally posted by 物理毁一生 at 2014-10-12 11:19:21
请问一下如果求解一个体系,我不知道它里面真实的势,在用KS方程求解时,势如何选择?貌似在DFT中,只进行了LDA(或其他的),但是对势场也没有一个明确的说明。...

“真实的势”是什么?
如果是电子相互作用以外的势,不可能不知道,否则就无法定义体系了,例如给出一堆原子就是一堆正电荷产生的有心势。
如果是电子相互作用,那就是LDA或其他的。
7楼2014-10-12 22:07:22
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tsglss

铁杆木虫 (著名写手)


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但是,我太想知道波函数到底是什么样的指数形势。该怎么办?(管它是不是赝波函数呢?理论上可转换)

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做好自己
8楼2014-10-12 22:54:54
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KalaShayminS

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8楼: Originally posted by tsglss at 2014-10-12 22:54:54
但是,我太想知道波函数到底是什么样的指数形势。该怎么办?(管它是不是赝波函数呢?理论上可转换)

指数形势是什么东西?
9楼2014-10-13 00:02:32
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9楼: Originally posted by KalaShayminS at 2014-10-13 00:02:32
指数形势是什么东西?...

y~Aexp(ikr)

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10楼2014-10-13 07:32:50
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