24,000 电子动力学仿真：基于实空间多网格 (RMG) 的实时时序密度泛函理论 (TDDFT）
计算物理
2025-02-05 v2 材料科学
摘要
我们提出了基于 RMG 代码的实时时序密度泛函理论 (RT-TDDFT）模块的理论、实现与基准测试，旨在模拟分子系统对外部扰动的电子响应。该方法可提供关于非平衡动力学和激发态的深入见解，适用于从小分子到大型金属纳米颗粒的广泛系统。基准测试结果表明，方法与既有 TDDFT 实现结果高度吻合，并展示了数值积分算法的优异稳定性，使其能够以最小的能量漂移进行长期仿真。RMG 在大规模并行架构上的可扩展性和效率，使其能够对包含成千上万原子的复杂系统（如等离子体纳米颗粒）进行仿真。未来的扩展，包括核动力学和自旋动力学，将拓宽该 RT-TDDFT 实现的适用范围，为研究光活性材料、纳米器件以及其他需要实时电子动力学的系统提供强大的工具链。
引用
@article{arxiv.2410.09189,
title = {Simulation of 24,000 Electrons Dynamics: Real-Time Time-Dependent Density Functional Theory (TDDFT) with the Real-Space Multigrids (RMG)},
author = {Jacek Jakowski and Wenchang Lu and Emil Briggs and David Lingerfelt and Bobby G. Sumpter and Panchapakesan Ganesh and Jerzy Bernholc},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.09189},
year = {2025}
}