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第一性原理是什么?
第一性原理有什么用?
第一性原理怎么用?
怎样将第一性原理与实践结合起来?
1什么是第一性原理?
根据原子核和电子互相作用的原理及其基本运动规律,运用量子力学原理,从具体要求出发,经过一些近似处理后直接求解薛定谔方程的算法,称为第一性原理。广义的第一原理包括两大类,以HartreeFock自洽场计算为基础的从头算和密度泛函理论(DFT)计算。
从定义可以看出第一性原理涉及到量子力学、薛定谔方程、HartreeFock自洽场、密度泛函理论等许多对我来说很陌生的物理化学定义。因此我通过向师兄请教和上网查资料一点点的了解并学习这些知识。
2第一性原理的作用
以密度泛函理论DFT为基础以及在此基础上发展起来的简单而具有一定精度的局域密度近似LDA和广义梯度近似GGA的第一性原理电子结构计算方法与传统的解析方法一样不但能够给出描述体系微观电子特性的物理量如波函数、态密度、费米面、电子间互作用势等以及在此基础上所得到的体现体系宏观物理特性的参量如结合能、电离能、比热、电导、光电子谱、穆斯堡尔谱等等而且它还可以帮助人们预言许多新的物理现象和物理规律。密度泛函计算的一些
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结果能够与实验直接进行比较一些应用程序的发展乃至商业软件的发布导致了基于密度泛函理论的第一原理计算方法的广泛应用。
密度泛函理论DFT为第一性原理中的一类,在物理系、化学、材料科学以及其他工程领域中,密度泛函理论(DFT)及其计算已经快速发展成为材料建模模拟的一种“标准工具”。
密度泛函理论可以计算预测固体的晶体结构、晶格参数、能带结构、态密度(DOS)、光学性能、磁性能以及原子集合的总能等等。
3第一性原理怎么用?
目前我所学到的利用第一性原理的软件为MaterialStudio、VASP软件。其中MaterialsStudio(简称MS)是专门为材料科学领域研究者开发的一款可运行在PC上的模拟软件。使化学及材料科学的研究者们能更方便地建立三维结构模型,并对各种晶体、无定型以及高分子材料的性质及相关过程进行深入的研究。模拟的内容包括了催化剂、聚合物、固体及表面、晶体与衍射、化学反应等材料和化学研究领域的主要课题。
模块简介
MaterialsStudio采用了大家非常熟悉的Microsoft标准用户界面,允许用户通过各种控制面板直接对计算参数和计算结果进行设置和分析。目前,MaterialsStudio软件包括如下功能模块:
MaterialsVisualizer
提供了搭建分子、晶体及高分子材料结构模型所需要的所有工具,可以操作、r