基于高斯函数的周期性准粒子态密度泛函理论及其隐式溶剂模型用于计算电化学
化学物理
2025-10-09 v3
摘要
我们提出了一种针对固体系统的准粒子态密度泛函理论 (DFT) 的数值方法，采用高斯型轨道作为主要基组。该方法直接最小化准粒子自由能，使用密度矩阵作为唯一的可变参数，同时在自洽场迭代之间自洽地更新电子数。为实现现实电化学建模，我们将其与隐式溶剂模型相结合。我们的溶剂方案相对于气相计算的开销不足 50%。与现有的平面波实现方法相比，我们的方法在准粒子模拟中表现出更好的鲁棒性。我们通过对银面表面的腐蚀进行建模来验证该方法，结果与先前研究取得了优异的一致性。该方法实现于量子化学软件 Q-Chem 中。该工作为在电化学运行条件下超出 DFT 的波函数基模拟奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2508.15705,
title = {Gaussian-Based Periodic Grand Canonical Density Functional Theory with Implicit Solvation for Computational Electrochemistry},
author = {Anton Z. Ni and Adam Rettig and Joonho Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.15705},
year = {2025}
}