利用傅里叶轮廓变形消除含时密度泛函理论中的人工边界条件
化学物理
2023-07-10 v2 数值分析
数值分析
计算物理
摘要
我们提出了一种基于最近引入的傅里叶轮廓变形（FCD）方法在自由空间中传播含时 Kohn-Sham 方程的高效方法。对于在有限域外为常数的势，FCD 直接在自由空间中给出含时薛定谔方程的高阶精度数值解，无需人工边界条件。在众多现有人工边界条件方案中，FCD 最类似于精确非局部透明边界条件，但它在任意维度的笛卡尔网格上直接工作，并运行于快速傅里叶变换之上，而非用于应用非局部历史积分算子的快速算法。我们将 FCD 适配到含时密度泛函理论（TDDFT），并描述了一种简单算法，以平滑且自动地将长程类库仑势截断为所关注有限域外含时常数，从而可使用 FCD。该方法消除了源于使用人工边界条件的误差，仅留下势截断误差，该误差可控且可系统减小。该方法能够对分子复合物中束缚态与连续态干涉至关重要的超强非线性电子过程进行精确模拟。我们展示了一维和二维模型的吸收与强场光电子能谱的多电子 TDDFT 计算结果，并观察到与流行的复吸收势方法相比，实现高质量结果所需的计算域大小显著减小。
引用
@article{arxiv.2209.11027,
title = {Eliminating artificial boundary conditions in time-dependent density functional theory using Fourier contour deformation},
author = {Jason Kaye and Alex Barnett and Leslie Greengard and Umberto De Giovannini and Angel Rubio},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.11027},
year = {2023}
}