【摘要】 密度泛函理论是一种通过电子密度研究多电子体系电子结构的方法。

密度泛函理论是一种通过电子密度研究多电子体系电子结构的方法。具体到操作中，密度泛函理论通过各种各样的近似，把难以解决的包含电子-电子相互作用的问题简化成无相互作用的问题，再将所有误差单独放进一项中（XC Potential），之后再对这个误差进行分析。

密度泛函理论 [1]是一种完全基于量子力学的从头算（ab-initio）理论，但是为了与其他的量子化学从头算方法区分，人们通常把基于密度泛函理论的计算叫做第一性原理（first principles）计算[2]。经过几十年的发展，密度泛函理论体系本身及其数值计算方法都有了很大的发展，这使得密度泛函理论被广泛的应用在化学 [3]、物理、材料和生物等学科中。Kohn也因为他对密度泛函理论的贡献获得1998年的诺贝尔化学奖 [4]。

电子结构理论的经典方法，特别是Hartree-Fock方法和后Hartree-Fock方法，是基于复杂的多电子波函数的。密度泛函理论的主要目标就是用电子密度取代波函数做为研究的基本量。因为多电子波函数有 3N 个变量（N 为电子数，每个电子包含三个空间变量），而电子密度仅是三个变量的函数，无论在概念上还是实际上都更方便处理。虽然密度泛函理论的概念起源于Thomas-Fermi模型，但直到Hohenberg-Kohn定理提出之后才有了坚实的理论依据。Hohenberg-Kohn第一定理指出体系的基态能量仅仅是电子密度的泛函。Hohenberg-Kohn第二定理证明了以基态密度为变量，将体系能量最小化之后就得到了基态能量。

 

参考文献

[1] K. Capelle, arXiv: cond-mat/0211443, v3 (2004). 5

[2]李震宇,杨金龙.新材料物性的第一性原理研究(英文)[J].中国科学院研究生院学报,2009,26(03):426-431.

[3] W. Kohn, A. D. Becke, and R. G. Parr, J. Phys. Chem. 100, 12974

(1996). 5

[4] W. Kohn, Rev. Mod. Phys. 71, 1253 (1999). 5

 

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