第一性原理計(jì)算的基本思想是將多個(gè)原子構(gòu)成的體系看成是由多個(gè)電子和原子核組成的系統(tǒng),并根據(jù)量子力學(xué)的基本原理對(duì)問(wèn)題進(jìn)行最大限度的“非經(jīng)驗(yàn)性”處理。它只需要5個(gè)基本常數(shù)(m0,e,h,c,kB)就可以計(jì)算出體系的能量和電子結(jié)構(gòu)等物理性質(zhì)。它可以確定已知材料的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)性質(zhì),并實(shí)現(xiàn)原子級(jí)別的精準(zhǔn)控制,是現(xiàn)階段解決實(shí)驗(yàn)理論問(wèn)題和預(yù)測(cè)新材料結(jié)構(gòu)性能的有力工具。其中密度泛函方法是一種求解原子尺度電子多體薛定諤方程的方法。它將求解薛定諤方程的基態(tài)波函數(shù)的過(guò)程由能量對(duì)多體波函數(shù)的泛函,簡(jiǎn)化成了能量對(duì)電荷密度的泛函,從而大大簡(jiǎn)化了求解過(guò)程,使得多體薛定諤方程的求解變得可行。密度泛函方法適合于求解原子尺度的多體電子波函數(shù),尺度大概為幾十到幾百個(gè)原子。在這個(gè)尺度下,在通過(guò)密度泛函方法求得體系的波函數(shù)之后,可以同時(shí)得到體系的能量、 電荷等信息。
應(yīng)用領(lǐng)域:化學(xué)、物理、催化、環(huán)境、生命科學(xué)和材料等。
常見(jiàn)計(jì)算內(nèi)容:各類(lèi)催化反應(yīng)(電催化,光催化,熱催化等),各類(lèi)電池中的性質(zhì)(吸附、解離、擴(kuò)散等),物質(zhì)的吸附能,擴(kuò)散性質(zhì),電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)等