势平均ΔSCF方法:基本形式与激发能精度评估

《Journal of Chemical Theory and Computation》:Potential-Averaged ΔSCF Methods: Underlying Formalism and Evaluation of Accuracy of Excitation Energies

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月17日 来源:Journal of Chemical Theory and Computation 5.8

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   打开图像查看器 摘要 本文提出了几种新的ΔSCF(Δ

  

本文提出了几种新的ΔSCF(Δ-自洽场)方法,用于在密度泛函框架内计算激发电子态的能量。与一般的ΔSCF方法一样,这些新方法也建立在基本的密度定理以及由此衍生的广义绝热连接Kohn–Sham(GAC-KS)形式主义之上,相关内容可见 [Go?rling, A. Phys. Rev. A 1999, 59, 3359]。文中对GAC-KS形式主义进行了阐述,解释了其作为ΔSCF方法理论依据的意义,并探讨了其与优化有效势(OEP)方法之间的关系。本文还介绍了四种采用OEP方法的ΔSCF方法,这些方法在处理开壳层以及无法用单一Slater行列式表示的态时有所不同。从这四种基础的KS-OEP方法中,又衍生出了四种简化方法。其中一种就是常用于ΔSCF计算的著名无限制Kohn–Sham(UKS)方法,另外三种新方法则用交换-相关势的简单平均来替代OEP步骤,被称为势平均Kohn–Sham(pa-KS)方法。pa-KS方法及其基础KS-OEP方法均不存在自旋污染问题,它们计算出的单重态和三重态激发能量都比标准的UKS方法更准确,且性能优于基于时变密度泛函理论的方法。有趣的是,pa-KS方法的精度略高于其对应的KS-OEP方法。由于在现有的KS代码中实现pa-KS方法所需的努力相对较少,且其性能又优于时变密度泛函方法,因此它们在实际应用中具有很大的潜力。

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