Meta-Local Density Functionals: A New Rung on Jacob’s Ladder

局部密度近似 自旋密度 密度泛函理论 混合功能 参数化复杂度 物理 动能 同种类的 混合(物理) 连接(主束) 统计物理学 量子力学 数学 凝聚态物理 几何学 组合数学
作者
Susi Lehtola,Miguel A. L. Marques
出处
期刊:Journal of Chemical Theory and Computation [American Chemical Society]
卷期号:17 (2): 943-948 被引量:8
标识
DOI:10.1021/acs.jctc.0c01147
摘要

The homogeneous electron gas (HEG) is a key ingredient in the construction of most exchange-correlation functionals of density-functional theory. Often, the energy of the HEG is parameterized as a function of its spin density $n$, leading to the local density approximation (LDA) for inhomogeneous systems. However, the connection between the electron density and kinetic energy density of the HEG can be used to generalize the LDA by evaluating it on a weighted geometric average of the local spin density and the spin density of a HEG that has the local kinetic energy density of the inhomogeneous system, with a mixing ratio $x$. This leads to a new family of functionals that we term meta-local density approximations (meta-LDAs), which are still exact for the HEG, which are derived only from properties of the HEG, and which form a new rung of Jacob's ladder of density functionals. The first functional of this ladder, the local $\tau$ approximation (LTA) of Ernzerhof and Scuseria that corresponds to $x=1$ is unfortunately not stable enough to be used in self-consistent field calculations, because it leads to divergent potentials as we show in this work. However, a geometric averaging of the LDA and LTA densities with smaller values of $x$ not only leads to numerical stability of the resulting functional, but also yields more accurate exchange energies in atomic calculations than the LDA, the LTA, or the tLDA functional ($x=1/4$) of Eich and Hellgren. We choose $x=0.50$ as it gives the best total energy in self-consistent exchange-only calculations for the argon atom. Atomization energy benchmarks confirm that the choice $x=0.50$ also yields improved energetics in combination with correlation functionals in molecules, almost eliminating the well-known overbinding of the LDA and reducing its error by two thirds.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
可乐全糖微冰完成签到,获得积分10
刚刚
科研通AI6应助xunl采纳,获得50
刚刚
Chensir发布了新的文献求助10
2秒前
wanci应助宇智波鼬采纳,获得10
2秒前
Theone发布了新的文献求助10
2秒前
飞雪完成签到,获得积分10
2秒前
目分发布了新的文献求助10
3秒前
儒雅八宝粥完成签到 ,获得积分10
3秒前
小蘑菇应助迅速采梦采纳,获得10
3秒前
ay发布了新的文献求助10
4秒前
舒心衣发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
zwangxia完成签到,获得积分10
5秒前
科目三应助zz采纳,获得10
5秒前
lzz完成签到,获得积分10
5秒前
轩贝发布了新的文献求助20
6秒前
李爱国应助qwq采纳,获得10
6秒前
zxh发布了新的文献求助10
7秒前
哈哈哈嘿完成签到,获得积分10
7秒前
albert发布了新的文献求助10
9秒前
领导范儿应助qhg采纳,获得10
9秒前
共享精神应助舒心衣采纳,获得10
10秒前
11秒前
张一鸣完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
zxh完成签到,获得积分10
12秒前
深情安青应助Mr.Ren采纳,获得10
12秒前
谦让之云完成签到,获得积分10
12秒前
学术垃圾完成签到,获得积分10
14秒前
隐形曼青应助infinity采纳,获得10
14秒前
15秒前
15秒前
ay完成签到,获得积分10
15秒前
16秒前
驴脾气应助Sarah采纳,获得30
17秒前
严婉蓉完成签到 ,获得积分10
17秒前
Maykl关注了科研通微信公众号
19秒前
情怀应助albert采纳,获得10
19秒前
嘻嘻发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
《机器学习——数据表示学习及应用》 600
Holistic Discourse Analysis 600
Vertébrés continentaux du Crétacé supérieur de Provence (Sud-Est de la France) 600
Fiction e non fiction: storia, teorie e forme 500
Routledge Handbook on Spaces of Mental Health and Wellbeing 500
Elle ou lui ? Histoire des transsexuels en France 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5321342
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4463125
关于积分的说明 13888898
捐赠科研通 4354271
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2391659
邀请新用户注册赠送积分活动 1385225
关于科研通互助平台的介绍 1354994