在 Dirac-Kohn-Sham 理论中纳入环境效应的冻密度嵌入：基于密度拟合与原型技术的实现
化学物理
2023-09-18 v1
摘要
冻密度嵌入（Frozen Density Embedding, FDE）方案代表了一种嵌入方法，其中通过对构成周围环境的其他子系统以其电子密度进行量子力学表征，将环境效应对给定子系统的影响纳入考虑。在本文中，我们将 BERTHA 代码中实现的全四分量相对论 Dirac-Kohn-Sham 方法扩展，以通过 FDE 方案纳入环境与限域效应。该实现极大地得益于 BERTHA 的 Python API（PyBERTHA），其利用 Python 在代码可重用性、可移植性方面的优势，并便利与 PyADF 框架提供的其他 FDE 实现的互操作，提供了灵活的开发框架。计算性能在一组金团簇（Au_n，n=2,4,8）嵌入递增数量的水分子（5、10、20、40 和 80 个水分子）上进行了评估。我们发现该过程随冻结周围环境的大小（与 FDE 方法基础一致）以及随活性系统的大小（与密度拟合的使用一致）均近似线性标度。最后，我们将代码应用于嵌入 C_60 笼中的一系列重元素（Rn）与超重元素（Cn、Fl、Og），以探索 C_60 对其电子结构诱导的限域效应。我们将模拟结果与原子物理文献中采用的更近似模型进行比较，后者中限域由受中心原子性质影响甚微的径向势表示。我们的结果表明，FDE 所描述的特定相互作用能够改进当前采用的较粗糙近似，从而为基础生成更真实的限域原子径向势提供依据。
引用
@article{arxiv.2205.05523,
title = {Frozen-Density Embedding for including environmental effects in the Dirac-Kohn-Sham theory: an implementation based on density fitting and prototyping techniques},
author = {Matteo De Santis and Diego Sorbelli and Valerie Vallet and Andre' Severo Pereira Gomes and Loriano Storchi and Leonardo Belpassi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.05523},
year = {2023}
}
备注
53 pages, 7 Figures