用于基于量子化学理论研究真实金属的有效哈密顿量

计算高效且精确的量子力学近似来求解多电子薛定谔方程，是计算材料科学的核心。就此而言，耦合簇方法层级因其系统可改进性与计算效率，在分子量子化学中扮演中心角色。在该层级中，耦合簇单双激发（CCSD）是迈向化学精度的最重要步骤之一，且近年来其适用范围已成功拓展至绝缘表面与固体研究。本文表明，CCSD理论亦可应用于真实金属。由此，我们克服了需极巨大超晶胞以捕捉长程电子关联效应的局限。可利用跃迁结构因子——一种由Hartree--Fock波函数得到的电子激发图谱——找到有效哈密顿量，其有限尺寸效应少于常规周期边界条件。这不仅为将耦合簇方法应用于真实金属铺平道路，且相较先前方法将计算成本降低了两个数量级。我们对锂与硅相态的应用在达到热力学极限方面取得显著成功，朝真正普适的固体量子化学处理迈出第一步。