周期体系旋光本领的第一性原理计算：基于现代泛函的现代理论
材料科学
2023-07-12 v1
摘要
本文给出了能带绝缘体中轨道磁化的分析。我们证明先前提出的电子轨道角动量算符将“轨道磁化的现代理论”推广到包含非局域哈密顿量。我们推导了计算光旋转 (OR) 及其他性质所需的磁跃迁偶极矩表达式。在此背景下出现的各类问题得到了批判性分析。这些问题包括算符的周期性、先前提出的能带色散项，以及（若需要且在何处需要）轨道系数倒空间导数的计算。我们的处理方法用于确定能带绝缘体的旋光本领，采用的公式考虑了电偶极-电四极 (DQ) 以及电偶极-磁偶极贡献。在公开 Crystal 程序中的实现通过对一个模型有限体系验证，并借助含杂化泛函的线性响应含时密度泛函理论应用于 α-石英矿物。后者的计算证实了 DQ 项的重要性。与实验相符仅在以下条件下实现：i) 使用高质量基组，ii) 包含一部分非局域 Fock 交换，iii) 在响应函数计算中考虑轨道弛豫项。
引用
@article{arxiv.2302.05635,
title = {First-Principles Calculation of the Optical Rotatory Power of Periodic Systems: Modern Theory with Modern Functionals},
author = {Jacques K. Desmarais and Bernard Kirtman and Michel Rérat},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.05635},
year = {2023}
}