以平均场成本计算的单离子磁体的精确晶体场哈密顿量

《The Journal of Physical Chemistry Letters》：Accurate Crystal Field Hamiltonians of Single-Ion Magnets at Mean-Field Cost

单离子磁体的有效晶体场哈密顿量通过密度泛函计算平均场态实现高效推导，在五个镧系配合物中验证其成本低且能准确复现实验低能谱和磁性质。

　　

有效晶体场哈密顿量是描述单离子磁体电子性质的关键，但从第一性原理计算中获取其参数具有挑战性。我们提出了一种简单的方法，通过在对低能流形内随机旋转的平均场态进行密度泛函计算来推导有效晶体场哈密顿量。在对五种基于镧系元素的复合物进行的基准测试中，我们发现使用平均场方法计算得到的有效晶体场哈密顿量与更为昂贵的多组态量子化学方法得到的结果相当。此外，我们还能以超出以往方法的精度再现实验测得的低能光谱和磁性质。由于其计算成本较低，我们的方法为设计具有特定物理性质和低能光谱的单离子磁体提供了重要的计算工具。