密度泛函理论——导论
物理教育
2010-12-07 v2 凝聚态物理
化学物理
计算物理
摘要
密度泛函理论（DFT）是用于原子、分子、晶体、表面及其相互作用“从头算”计算最广泛使用的方法之一。遗憾的是，常规的 DFT 导论常被认为过于冗长而难以纳入各类课程。本文给出 DFT 的一种替代性导论，借用了热力学中广为人知的思想，尤其是不同独立变量间切换的思想。DFT 的核心主题，即用对密度分布 n(r) 的依赖替代对外势 v(r) 的依赖是可行且有益的这一观念，被呈现为从化学势（μ）到粒子数（N）的熟悉 Legendre 变换的直接推广。此处采用该方法引入 Hohenberg-Kohn 能量泛函并得出相应定理，以经典非均匀流体作为简单示例。接下来考虑电子体系的能量泛函，并推导 Kohn-Sham 方程。讨论了该泛函的交换关联部分，包括其局域密度近似，以及用交换关联空穴表示的 formally exact 表达式。文中包含了对各种应用与扩展的极简概述。
引用
@article{arxiv.physics/9806013,
title = {Density Functional Theory -- an introduction},
author = {Nathan Argaman and Guy Makov},
journal= {arXiv preprint arXiv:physics/9806013},
year = {2010}
}
备注
Substantially revised to improve pedagogical value; explicit examples added. 14 twocolumn pages, 4 figures, American Journal of Physics (in press)