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材料设计与计算机模拟 第一性原理与密度泛函理论 彭 平 Material designing & Computer simulation引 言 l 量力力学是反映微观粒子(分子、原子、原子核、基本粒子)运动规律 的理论。 l 以量子力学为基础，结合高速发展的计算技术分别建立起来的计算材 料科学、计算物理、量子化学等分枝学科，促进了物理学、化学和材 料科学的发展，为发展和设计新型材料提供了理论基础和新的研究方 法。 l 在理论上最具诱惑力，且在将来最有可能开展真正意义上的材料设计 的计算就是解体系的Schrdinger方程，即为计算材料学中的第一原理 计算。多粒子体系的第一原理 第一原理的基本思想： 将多原子构成的体系理解为由电子和原子核组成的多粒子系统，在 解体系Schrdinger方程的过程中，最大限度地进行“非经验性”处理， 即不涉及任何经验参数，所要输入的只是原子的核电荷数和一些模拟 环境参量。 计算所求得的结果是体系Schrdinger方程的本征值和本征函数（波 函数），有了这两项结果，就可研究体系的基本物理性质。多粒子体系的第一原理 从微观角度看，一块物质材料是由大量（每立方
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