基于 Bethe-Salpeter 方程的实时演化计算分子的线性和非线性光学性质
计算物理
2025-09-29 v1 化学物理
摘要
我们提出了一种基于 Bethe-Salpeter 方程的实时演化方法，用于计算分子的线性和非线性光学性质。该方法追踪单粒子密度矩阵在外电场下的时间演化。我们通过基于屏蔽交换近似的自能来包含电子-电子相互作用效应。准粒子能量取自先前的 计算以构建有效单粒子哈密顿量，并且我们在原子中心高斯基组中表示所有算符和波函数。我们使用一组有机分子，将实时演化方法的准确性与标准线性响应 Bethe-Salpeter 方程进行了基准比较。我们发现两种方法在计算线性响应各向同性极化率光谱时具有极好的一致性，峰位置的 mean absolute deviation 为 30~meV。在线性响应之外，我们模拟了非中心对称分子中的二次谐波产生和光学整流。这些现象无法被常用的线性响应 Bethe-Salpeter 方程所捕捉。我们预见基于 Bethe-Salpeter 方程的实时演化方法在研究分子线性和非线性光学性质方面具有广泛适用性，因为该方法的计算成本与使用杂化泛函的含时密度泛函理论相近。
引用
@article{arxiv.2507.21279,
title = {Linear and Nonlinear Optical Properties of Molecules from Real-Time Propagation Based on the Bethe-Salpeter Equation},
author = {Štěpán Marek and Jan Wilhelm},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.21279},
year = {2025}
}