势能面的非谐项：一种群论方法
材料科学
2025-03-17 v1
摘要
在分子与材料的密度泛函理论（DFT）模拟框架中，势能面的非谐项通常通过计算方式数值求解，其相关计算代价随体系尺寸迅速增加。近来，一种在简正模基组中计算三次和四次原子间力常数的高效方法 [Theor. Chem. Acc., 120, 23 (2008)] 已在 Crystal 程序中实现 [J. Chem. Theory Comput., 15, 3755-3765 (2019)]。通过应用群论，我们得以进一步降低相关计算代价，因为利用点对称性可显著减少需显式探索以进行能量和力计算的不同的原子位移核构型数目。我们的策略源于维格纳定理以及简正模是点群不可约表示（irreps）的基这一事实。所提出的群论方法已在 Crystal 程序中实现，并以六个测试用例体系评估其效率：四个分子（甲烷 CH4；四hedral烷 C4H4；环六硫 S6；立方烷 C8H8）与两个三维晶体（氧化镁 MgO；以及原型锌-咪唑酸酯骨架 ZIF-8）。该方法在所有高对称性分子与周期性体系中均带来持续非常大的加速，在 MgO 上峰值达 76%。
引用
@article{arxiv.2302.08615,
title = {Anharmonic Terms of the Potential Energy Surface: A Group Theoretical Approach},
author = {Davide Mitoli and Jefferson Maul and Alessandro Erba},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.08615},
year = {2025}
}