周期性无轨道密度泛函理论的高阶有限差分格式
计算物理
2015-12-23 v2
摘要
我们提出了周期性无轨道密度泛函理论（OF-DFT）的实空间表述和高阶有限差分实现。具体而言，利用静电项和核项的局部重构，我们开发了一个通用框架，用于使用不同变体的电子动能进行 OF-DFT 模拟。特别是，针对涉及线性响应动能泛函的计算，我们提出了一种自洽场（SCF）类型的不动点方法。在该框架下，电子基态以及原子核受力的评估均可实现与原子数呈线性扩展的计算。我们利用有限差分离散化开发了该表述的并行实现。我们证明了高阶有限差分在能量和力方面相对于网格尺寸可以实现较大的收敛速率。此外，我们确立了不动点迭代快速收敛，并且可以使用如 Anderson 混合法等外推技术进一步加速。通过将能量和力与平面波方法在选定示例（包括铝中的空位形成能）中进行比较，我们验证了结果的准确性。总体而言，所提出的表述适用于可扩展的高性能计算，使其成为包含数千个原子的大规模 OF-DFT 计算的诱人选择。
引用
@article{arxiv.1412.8250,
title = {Higher-order finite-difference formulation of periodic Orbital-free Density Functional Theory},
author = {Swarnava Ghosh and Phanish Suryanarayana},
journal= {arXiv preprint arXiv:1412.8250},
year = {2015}
}
备注
27 pages, 8 figures, 6 tables