Теорија на густински функционал

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето
C60 со изозорска површина од приземна состојба на густината на електроните пресметана во DFT

Теоријата на густинскиот функционал (ТГФ), уште позната и како теорија на функционалот на густината, е компјутерски метод за квантно-механичко моделирање. Овој метод се користи во физиката, хемијата и науката на материјали за проучување на електронската структура (или јадрената структура) на системи со многу тела, особено атоми, молекули или кондензирана состојба. Со користење на оваа теорија, научниците имаат можност да ги опишат својствата на системи со многу електрони преку функционали како, на пр., просторната електронска густина. Името на методот е теорија на густинскиот функционал бидејќи се користат функционали за електронската густина. ТГФ е еден од најпопуларните методи достапни на истражувачите на физиката на кондензираната материја, компјутерската физика и компјутерската хемија.

ТГФ постанува популарен метод во физиката на цврсти тела уште во 1970-тите. Меѓутоа, за квантно-хемиски пресметки, овој метод се смета како недоволно прецизен сè до 1990-тите години, кога приближувањата на кои се основа оваа теорија беа значајно подобрени за моделирање на заемодејствата на размена и поврзаност. Пресметковните трошоци за ТГФ се ниски во споредба со традиционалните методи, како Хартри-Фоковата теорија за заемодејството на размена и нејзините наследници за електронската поврзаност. По тие подобрувања, ТГФ постанува значајна алатка за методите на јадрената спектроскопија, која се користи за објаснување на специфичниот градиент на електричното поле во некои кристали.

Теоријата на густинскиот функционал сè уште се соочува со предизвици. Овој метод не може прецизно да ги опише меѓумолекуларните заемодејства (кои се многу значајни за хемиските реакции), ван дер Валсовите дисперзиони сили, возбудената состојба при трансфер на набој, транзиционата состојба, глобалните релјефи на потенцијална енергија, како и некои силно поврзани системи. Нецелосниот третман на дисперзијата негативно влијае на прецизноста на ТГФ во системи каде оваа појава е доминантна (на пр. заемодејство на атоми од инертни гасови),[1] или системи каде дисперзијата се натпреварува со други појави (на пр. биомолекули).[2] Секојдневно се работи на подобрување на ТГФ и развивање на нови методи со цел да се надминат овие проблеми. Некои од постоечките насоки на истражување се измени на функционалот[3] или вклучување на додатни изрази.[4]

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. van Mourik, Tanja; Gdanitz, Robert J. (2002-05-22). „A critical note on density functional theory studies on rare-gas dimers“. The Journal of Chemical Physics. 116 (22): 9620–9623. doi:10.1063/1.1476010. ISSN 0021-9606.
  2. Vondrášek, Jiří; Bendová, Lada; Klusák, Vojtěch; Hobza, Pavel (2005-03-01). „Unexpectedly Strong Energy Stabilization Inside the Hydrophobic Core of Small Protein Rubredoxin Mediated by Aromatic Residues:  Correlated Ab Initio Quantum Chemical Calculations“. Journal of the American Chemical Society. 127 (8): 2615–2619. doi:10.1021/ja044607h. ISSN 0002-7863.
  3. Grimme, Stefan (2006-01-18). „Semiempirical hybrid density functional with perturbative second-order correlation“. The Journal of Chemical Physics. 124 (3): 034108. doi:10.1063/1.2148954. ISSN 0021-9606.
  4. Zimmerli, Urs; Parrinello, Michele; Koumoutsakos, Petros (2004-02-08). „Dispersion corrections to density functionals for water aromatic interactions“. The Journal of Chemical Physics. 120 (6): 2693–2699. doi:10.1063/1.1637034. ISSN 0021-9606.