一种用于复杂分子问题、固体及表面的精确非经验范围分离杂化范德华密度泛函

我们在非经验 vdW-DF 方法 [JPCM 32, 393001 (2020)] 内引入了一种新的通用范围分离杂化范德华密度泛函，称为 vdW-DF-ahbr。它将 vdW-DF2 的相关性与筛选 Fock 交换相结合，该交换由密度显式 vdW-DF2-b86r 泛函 [PRB 89, 121103(R) (2014)] 中一种新的交换效应模型固定。新的 vdW-DF2-ahbr 避免了虚假交换束缚，并具有由多体微扰分析设定的小密度梯度形式。它对块体及层状材料均准确，并系统且显著地改善了现有 vdW-DFs 在分子问题上的表现。重要的是，vdW-DF2-ahbr 在广泛的非共价相互作用基准集上也优于当前标准（色散修正的）范围分离杂化泛函，同时成功缓解了常影响分子过渡态和异构化计算描述的密度驱动误差。vdW-DF2-ahbr 还通过在以下方面超越最先进的密度泛函理论方法而取得改进：1) 正确预测 Pt(111) 上 CO 吸附的底物结构与位点偏好；2) 在功能化及简单金属有机框架中描述 CO$_2$ 吸附时优于现有非经验 vdW-DFs；3) 对 DNA 组装模型中的碱基对相互作用集高度准确。