基于二阶梯度展开的均匀气体极限下构建的动能
材料科学
2025-12-24 v1
摘要
轨道自由密度泛函理论 (OFDFT) 因最新进展在动能密度泛函 (KEDF) 方面而重新成为 Kohn-Sham DFT 的可行替代方案。非局域 (NL) KEDFs 在特别适用于 Bulk 固体方面显著扩展了 OFDFT 的适用性，但其高计算成本和对系统相关参数的依赖限制了其普适性。在本工作中，我们提出了一种在广义梯度逼近 (GGA) 级别的半局域 KEDF，实现的准确性相当于最新进展的 NL 和 meta-GGA 泛函，同时完全无需参数化。我们的构建通过调制 TF 和 vW 项的相对贡献，采用物理上有理的约束，并保持精确的二阶梯度展开，从而复活了 Thomas-Fermi-von Weizsacker (TFvW) 框架。尽管形式简单，提议的功能 (KGE2) 在广泛的系统上表现出色，包括延伸系统（金属和半导体）和有限系统（簇），无需任何参数调优。这些结果标志着一步步力求可迁移、计算高效且通用的 KEDF，适用于大规模 OFDFT 模拟。
引用
@article{arxiv.2512.20564,
title = {Kinetic energy constructed from exact gradient expansion of second order in uniform gas limit},
author = {Abhishek Bhattacharjee and Hemanadhan Myneni and Manoj K. Harbola and Prasanjit Samal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.20564},
year = {2025}
}
备注
15 pages, 9 figures