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利用第一性原理模擬計(jì)算研究材料的特性

來源：測(cè)試GO 時(shí)間：2022-08-01 11:11:56 瀏覽：3146次

第一性原理（英文：First Principle）可以用來表征材料性質(zhì)，利用超算模擬計(jì)算來輔助材料設(shè)計(jì)已經(jīng)成為一種高效的研究手段。廣義的第一原理包括兩大類，以Hartree-Fock自洽場(chǎng)計(jì)算為基礎(chǔ)的ab initio從頭算和密度泛函理論（DFT）計(jì)算。

二維材料的第一性原理計(jì)算研究

第一性原理計(jì)算(英文：thefirst-priciplescalculation)，是指從所研究材料的原子組分開始，計(jì)算過程中運(yùn)用到了量子力學(xué)及多種基本物理規(guī)律，通過自洽計(jì)算來確定材料的幾何結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)、力熱學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)等材料物性的方法。

第一性原理計(jì)算采用“非經(jīng)驗(yàn)”處理方法，只用5個(gè)基本物理常量mo 、e、h、c、k_B以及元素周期表中各組分元素的電子結(jié)構(gòu)，就可以合理地預(yù)測(cè)材料的許多物理性質(zhì)。因此，第一性原理計(jì)算可以稱得上真正意義的預(yù)測(cè)。雖然它無需經(jīng)驗(yàn)參數(shù)卻可以達(dá)到很高的精度:用第一性原理計(jì)算的晶胞大小和實(shí)驗(yàn)值只差幾個(gè)百分點(diǎn)，其它性質(zhì)也和實(shí)驗(yàn)很好地吻合，體現(xiàn)了該理論的正確性。第一性原理計(jì)算同分子動(dòng)力學(xué)相結(jié)合，已經(jīng)越來越多地被應(yīng)用到固體、表面、材料設(shè)計(jì)、合成、模擬計(jì)算、大分子和生物體系等諸多方面的研究中，并獲得許多突破性的進(jìn)展。隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力日新月異地增強(qiáng)，它已經(jīng)成為計(jì)算材料科學(xué)的重要基礎(chǔ)和核心技術(shù)。

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