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量子化学和计算凝聚态物理有什么共同点和不同点? 第1页

  

user avatar   CharlesTDDFT 网友的相关建议: 
      

具体说来,有价值的回答应该局域在:量子化学与计算凝聚态物理之间有什么共同点和不同点。而且,这里主要是第一性原理层面上,方有可比性。

这个我先简单回答一下,有时间再详细。由于我是计算凝聚态方向,量子化学可能一知半解,知乎有量化方面的牛人,可以合而听之。

先说不同点:

首先,计算层面,量子化学流行的方法基于波函数理论。从Hartree-Fork到Post-Hartree-Fork,机理上是利用单粒子Slater行列式做微扰/变分。计算凝聚态物理中第一性原理一般是指密度泛函理论(DFT)。

其次,方法发展的目标重点不同。量子化学追求高精度,heaven是能够在精确得到各种能量键长等化学信息。计算凝聚态物理则基本上认可GGA级别的DFT计算,然后引入更多维度比如声子,光子,考虑其相互作用。

再次,研究体系以及后续的表述手段不同。量子化学集中于原子分子团簇体系,表面只有很少部分,几乎没见过体相计算。而计算凝聚态物理恰好相反。主要集中于固体材料(包括二维),其次是表界面体系,而原子分子团簇计算很少。体系的区别也造成表述方式不同:量化(能级)DFT(能带)

最后,就是计算软件的实现和侧重点不同。一般的量化软件,往往是局域轨道,包括Gaussian基组,Slater基组,数值原子轨道基组等;DFT则比较简单,基本上是平面波。量化基本不需要K点采样,DFT则必需;常见模块不同:量化包括NEB、QMMM,DFT则是电场、电声耦合、输运。

而相同点其实更多

原理上:都是基于量子力学;都利用了绝热近似;(大部分)都使用赝势;原理都基于函数/泛函变分;

技术上:(大部分)都是Fortran程序;几乎全部都运行于Unix-like系统;并行策略无外乎MPI+OpenMP/Cuda; 计算量大部分集中于矩阵对角化(订正,根据评论区大佬 @青研帮帮 @杨知守 提醒,量化方法主要计算量是双电子积分,这个是我的知识盲区);




  

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