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微软推出非局域深度学习密度泛函

近日微软研究院推出了一个叫Skala的深度学习泛函。据称，该泛函根据meta - GGA的输入，便可得到non - local functional的信息，从而达到化学精度（chemical accuracy）。

本文阐述了使用GGA-PBE泛函进行DFT带隙计算时常出现比实验值低约40%～50%的系统性偏差，其根本原因在于常规模型缺乏“导数不连续”校正且存在自相互作用误差。

密度泛函理论（Density Functional Theory,DFT）是现代计算化学和材料科学中一种重要的第一性原理计算方法，广泛应用于分子、固体及多体系统的电子结构研究。

结合跨尺度模拟与机器学习加速，DFT正推动高稳定性、高能量密度电池设计，为下一代储能技术提供原子级理论支撑。在锂电池研究中，密度泛函理论（DFT）已成为揭示材料微观机理的"超级显微镜"。

电子结构计算通过能带分析（带隙类型与载流子迁移）、态密度（DOS）解析电子分布、电荷密度差揭示界面电荷转移，结合Bader电荷量化原子电荷转移及ELF分析键合特性。

在表面催化反应的密度泛函理论（DFT）建模中，周期性超胞模型的构建是基础：以Au(111)表面为例，常采用(3×3)或(4×4)超胞（横向尺寸约8.6 Å×8.6 Å），通过固定底部2-3层原子的坐标模拟半无限晶体环境，确保表面弛豫（顶层原子位移

高斯软件是一款在计算化学领域占据重要地位的专业软件。自 1970 年由约翰・波普尔等人发布第一个版本以来，经过多年的持续研发和改进，已经发展成为功能强大、应用广泛的计算化学软件包。

在DFT计算中，零点能校正提升自由能（ΔG）、晶格常数及过渡态能垒的精度，例如氢转移步骤能垒修正达10-20 kcal/mol。实例显示，锰催化C-H活化中ZPE修正降低活化能8.2 kcal/mol，与实验吻合。

HSE06（Heyd-Scuseria-Ernzerhof 2006）是一种杂化泛函，通过引入短程Hartree-Fock交换（HFX）与PBE交换相关泛函的组合，显著提升了半导体和绝缘体带隙的计算精度。

cu 泛函 tio sise hse06 2025-05-19 15:58 5

“从头算”（Ab initio）和“第一性原理”（First-principles）是理论计算科学中两个密切相关但又略有区别的概念，均指不依赖实验参数、从最基本的物理定律出发来研究材料或分子的性质。

动态平均场理论（DMFT）是固体物理学中描述强关联电子体系的重要方法之一。它最早由 Georges 等人在1990年代提出，并迅速发展成为研究金属、磁性材料、超导材料等领域中的一种强有力的理论工具。DMFT本质上是一种自洽的平均场方法，它解决了在强电子关联条件

缺陷形成能（Defect Formation Energy）是材料科学中量化缺陷热力学稳定性的关键参数，其定义为在完整晶体中引入特定缺陷所需的能量变化。该能量决定了缺陷的平衡浓度及其对材料电学、光学等性质的影响。对于带电缺陷，其形成能还与费米能级（EF）密切相

石墨烯家族的结构调控与性能优化通过密度泛函理论（DFT）计算揭示了多尺度设计规律：氮/硼掺杂可打破石墨烯的零带隙特性，N掺杂使带隙扩展至0.45 eV，B掺杂则达0.6 eV，电荷密度分布显示掺杂原子周围形成局域电子云畸变，实现载流子浓度与类型的精准调控；