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第一性原理模擬計算的應(yīng)用領(lǐng)域和常見計算項目

來源：時間：2022-12-20 15:59:31 瀏覽：6550次

第一性原理計算的基本思想是將多個原子構(gòu)成的體系看成是由多個電子和原子核組成的系統(tǒng)，并根據(jù)量子力學(xué)的基本原理對問題進行最大限度的“非經(jīng)驗性”處理。它只需要5個基本常數(shù)（m0，e，h，c，kB）就可以計算出體系的能量和電子結(jié)構(gòu)等物理性質(zhì)。它可以確定已知材料的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)性質(zhì)，并實現(xiàn)原子級別的精準(zhǔn)控制，是現(xiàn)階段解決實驗理論問題和預(yù)測新材料結(jié)構(gòu)性能的有力工具。

第一性原理計算

第一性原理的應(yīng)用領(lǐng)域

第一性原理計算在化學(xué)、物理、催化、環(huán)境、生命科和材料等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用，如在鋰電池中可以計算工作電壓、電子傳導(dǎo)性、離子擴散性、材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、儲鋰容量等。在半導(dǎo)體領(lǐng)域則可以計算半導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)，如能帶和態(tài)密度。

第一性原理的常見計算項目

第一性原理常見計算項目是各類催化反應(yīng)，如電催化、光催化、熱催化等，電池中的性質(zhì)計算(吸附、解離、擴散等)，物質(zhì)的吸附能，擴散性質(zhì)，電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)等。利用第一性原理建立起理論模型對微觀體系的總能量、電子結(jié)構(gòu)等相關(guān)的物理性質(zhì)進行計算可以得到比較精確的模擬結(jié)果這種方法在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。例如材料的介電性能、光學(xué)性能、鐵電壓電性能、彈性常數(shù)和電荷密度等諸多性質(zhì)都可以通過軟件來進行優(yōu)化設(shè)計計算并可以用系統(tǒng)的計算結(jié)果與實驗測試結(jié)果對比并加以分析，進而對實驗進行更深入的指導(dǎo)。

測試狗·模擬計算

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