电子结构理论是研究原子、分子及固态物质中电子排布与相互作用,并通过量子力学方法揭示其性质的理论。 电子结构理论的核心目标是描述和预测物质中电子的行为及其对宏观性质的影响。其推理过程如下: 1. **理论基础**:基于量子力学(如薛定谔方程)和统计力学,通过求解多体系统的波函数或电子密度,分析电子状态。 2. **研究对象**:包括孤
四、密度泛函理论(DFT) 一、波恩-奥本海默近似(BO近似) 电子相较于原子核运动是快速的,而原子核相较于电子运动是缓慢的,因此在一段时间内,电子发生了显著的变化,而原子核却基本不动。基于这样的运动特性,就有了BO近似的处理方法,在处理电子运动上,我们将原子核视为参量,而在处理原子核运动上,我们将电子当作一...
在量子力学的框架下描述体系电子所处状态的理论。 英文名称 electronic structure theory 所属学科 化学分子或凝聚态物质由原子组成。在原子的中心有一个原子核,原子核周围包围着特定数目的电子。原子构成分子和凝聚态物质时,主要是通过外围电子发生相互作用。因此,体系的性质主要由其中电子的状态决定。电子结构理论中经常...
波恩- 奥本海默近似假设相对于较重和较慢移动的原子核的运动,电子移动之快以至于瞬时调整它们的运动。因此,通常在研究某一瞬间电子结构时可以忽略原子核的速度,假定它和原子核长期固定在某位置时的电子结构一样。其核心思想是把核的运动和电子的运动分开处理:处理电子运动时,认为核是固定不动的;处理核运动时,认为快...
关联作用通过对关联函数的余项，即 non-exchange correlation function，得以显现。尽管计算关联能远比交换能复杂，涉及动能和势能的双重影响，但现代电子结构理论在实际计算中已开始结合关联能的近似值，这在后续讨论均匀电子气和密度泛函理论时将有所体现。在电子结构的探索中，关联能的正负变化揭示了基态与...
Hohenberg-Kohn定理的证明过程简洁且直观，对理论基础的理解至关重要。尽管定理提供了重要理论支持，但实际应用中仍面临求解具体问题的挑战。例如，对于材料中的电子，虽然原子核的作用导致外部势场为库仑势，但定理只证明了电子密度决定了原子核的位置和类型。实际应用中，这需要结合基本量子力学原理。在密度...
电子结构理论的发展历程中,经过了量子力学的建立和分子轨道理论的发展等多个重要阶段。 1.量子力学的奠基 电子结构理论的奠基者是早期的量子力学理论家,如赫兹堡、波尔和德布罗意等。他们通过对电子的波粒二象性的研究,建立了量子力学的基本原理。根据量子力学的原理,电子的能量是量子化的,电子的运动必须满足波函数的...
相连电子对的能量泛函(LEPF) 价键理论方法 基于离域轨道的价键理论方法 广义价键(generalized valence bond,GVB)方法 自旋耦合价键(spin-coupled valence bond,SCVB)方法 基于定域轨道的价键理论方法 价键自洽场(valence bond self-consistent field,VBSCF)方法 ...
半导体 :对于能隙较小的物质,在温度较低时虽为绝缘体,但温度升高时,价带电子被激发到导带,也会导电 . 另外,带隙中的杂质能级上的电子或空穴激发到导带或价带时,也会导电。这两种情况的物质通常称为半导体 . 当用能量大于带隙的光照射绝缘体时,价带电子被激发到导带,在价带留下空穴,这二者都可导电,这种现象...
早期的电子结构理论主要针对原子的定量计算，其中D. R. Hartree和Hylleraas的工作最为著名。Hartree开创了自洽场方法，此方法通过数值解出电子在由其他电子和原子核形成的中心势场中的移动，并为众多数值方法奠定了基础。Fock在1930年发表的计算方法，使用了适当的反对称行列式波函数，这也是后来的Hartree-...