亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

Real-space density kernel method for Kohn-Sham density functional theory calculations at high temperature

Kohn-Sham方程 密度泛函理论 轨道自由密度泛函理论 密度矩阵 切比雪夫多项式 基函数 正交基 核(代数) 操作员(生物学) 基础(线性代数) 量子力学 数学 应用数学 统计物理学 数学分析 物理 量子 混合功能 化学 纯数学 基因 转录因子 抑制因子 几何学 生物化学
作者
Qimen Xu,Xin Jing,Bo-Qin Zhang,John E. Pask,Phanish Suryanarayana
出处
期刊:Journal of Chemical Physics [American Institute of Physics]
标识
DOI:10.1063/5.0082523
摘要

Kohn-Sham density functional theory calculations using conventional diagonalization based methods become increasingly expensive as temperature increases due to the need to compute increasing numbers of partially occupied states. We present a density matrix based method for Kohn-Sham calculations at high temperatures that eliminates the need for diagonalization entirely, thus reducing the cost of such calculations significantly. Specifically, we develop real-space expressions for the electron density, electronic free energy, Hellmann-Feynman forces, and Hellmann-Feynman stress tensor in terms of an orthonormal auxiliary orbital basis and its density kernel transform, the density kernel being the matrix representation of the density operator in the auxiliary basis. Using Chebyshev filtering to generate the auxiliary basis, we next develop an approach akin to Clenshaw-Curtis spectral quadrature to calculate the individual columns of the density kernel based on the Fermi operator expansion in Chebyshev polynomials and employ a similar approach to evaluate band structure and entropic energy components. We implement the proposed formulation in the SPARC electronic structure code, using which we show systematic convergence of the aforementioned quantities to exact diagonalization results, and obtain significant speedups relative to conventional diagonalization based methods. Finally, we employ the new method to compute the self-diffusion coefficient and viscosity of aluminum at 116 045 K from Kohn-Sham quantum molecular dynamics, where we find agreement with previous more approximate orbital-free density functional methods.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
DKL驳回了SciGPT应助
7秒前
儒雅的月光完成签到,获得积分10
40秒前
周周南发布了新的文献求助10
56秒前
隐形大地完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
DKL发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
鹏虫虫发布了新的文献求助10
1分钟前
joysa完成签到,获得积分10
1分钟前
NPER完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
深情的朝雪完成签到,获得积分10
2分钟前
时尚白凡完成签到 ,获得积分10
2分钟前
江枫渔火完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
闪闪的水彤完成签到,获得积分10
3分钟前
龚文亮完成签到,获得积分10
3分钟前
xiaofeixia完成签到 ,获得积分10
3分钟前
3分钟前
懦弱的甜瓜完成签到,获得积分10
4分钟前
明亮的小兔子完成签到 ,获得积分10
4分钟前
充电宝应助DKL采纳,获得10
4分钟前
神经蛙完成签到 ,获得积分10
4分钟前
酷酷的雨完成签到,获得积分10
4分钟前
4分钟前
美满尔蓝完成签到,获得积分10
4分钟前
Pudding发布了新的文献求助10
4分钟前
爱生活爱学习完成签到,获得积分10
5分钟前
5分钟前
5分钟前
伶俐的一斩完成签到,获得积分10
5分钟前
5分钟前
鹏虫虫完成签到 ,获得积分10
5分钟前
5分钟前
5分钟前
DKL发布了新的文献求助10
5分钟前
5分钟前
Dandraine发布了新的文献求助10
5分钟前
6分钟前
吴大王发布了新的文献求助10
6分钟前
高分求助中
Adhesion Science: Principles & Practice 1234
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Burger's Medicinal Chemistry and Drug Discovery 400
A Step-by-Step Guide to Qualitative Data Coding 2nd Edition 400
Impact of Storage Orientation and Duration on Prefilled Syringe Performance: Break-Loose and Glide Forces, and Injection Time Across Multiple Time Points 360
Programming for Chemical Engineers Using C, C++, and MATLAB 300
Upland Kenya wild flowers and ferns: a flora of the flowers, ferns, grasses, and sedges of highland Kenya 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6660620
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8411645
关于积分的说明 17983274
捐赠科研通 5862575
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2974193
邀请新用户注册赠送积分活动 1950006
关于科研通互助平台的介绍 1874398