The many-electron energy in density functional theory : from exchange-correlation functional design to applied electronic structure calculations

• Att förutsäga egenskaper hos material och kemiska system är en viktig komponent för teoretisk och teknisk utveckling i fysik, kemi och biologi. Ett systems egenskaper styrs till stor del av dess elektrontillstånd. Datorprogram som baseras på täthetsfunktionalsteori kan beskriva elektronkonfigurationer mycket noggrant. Täthetsfunktionalsteorin hanterar all kvantmekanisk energi exakt, förutom ett mindre bidrag, utbytes-korrelationsenergin. Avhandlingen diskuterar existerande approximationer av utbytes-korrelationsenergin och presenterar en ny metod för konstruktion av funktionaler som hanterar detta bidrag---delsystems-funktionalmetoden. Flera teoretiska resultat relaterade till funktionalutveckling ges. En utbytes-korrelations-funktional har konstruerats helt utan empiriska antaganden (dvs, från första-princip). Funktionalen har använts för att beräkna gitterkonstant, bulkmodul och vakansenergi för aluminium, platina och kisel. Arbetet förväntas vara generellt tillämpbart inom området för täthetsfunktionalsteoriberäkningar

• The prediction of properties of materials and chemical systems is a key component in theoretical and technical advances throughout physics, chemistry, and biology. The properties of a matter system are closely related to the configuration of its electrons. Computer programs based on density functional theory (DFT) can calculate the configuration of the electrons very accurately. In DFT all the electronic energy present in quantum mechanics is handled exactly, except for one minor part, the exchange-correlation (XC) energy. The thesis discusses existing approximations of the XC energy and presents a new method for designing XC functionals---the subsystem functional scheme. Numerous theoretical results related to functional development in general are presented. An XC functional is created entirely without the use of empirical data (i.e., from so called first-principles). The functional has been applied to calculations of lattice constants, bulk moduli, and vacancy formation energies of aluminum, platinum, and silicon. The work is expected to be generally applicable within the field of computational density functional theory.

Subject headings

NATURVETENSKAP  -- Fysik (hsv//swe)

NATURAL SCIENCES  -- Physical Sciences (hsv//eng)

Keyword

Physics

Fysik

Publication and Content Type

vet (subject category)

dok (subject category)