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北京师范大学学报（自然科学版） 2022年第4期58卷 524-534页

作者：方业广丁万见方维海北京师范大学化学学院理论及计算光化学教育部重点实验室北京100875

在北京师范大学120周年校庆暨化学学科建立110周年之际,本文将结合量子化学群体的研究工作,概要介绍化学反应理论与机制的研究进展.一方面简要回顾化学键理论和分子轨道自洽场计算,重点关注热化学反应途径、能量分解和价轨道赝势从头算... 详细信息

在北京师范大学120周年校庆暨化学学科建立110周年之际,本文将结合量子化学群体的研究工作,概要介绍化学反应理论与机制的研究进展.一方面简要回顾化学键理论和分子轨道自洽场计算,重点关注热化学反应途径、能量分解和价轨道赝势从头算等;另一方面围绕激发态电子结构计算和光化学反应机制,探究其核心科学问题,即多态交叉和非绝热动力学.并对量子计算机时代的量子化学的发展前景进行了展望.

关键词：电子结构计算非绝热动力学模拟反应机制

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电子结构计算的并行轨道更新优化方法若干进展

电子结构计算的并行轨道更新优化方法若干进展

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作者：杨威中国科学院大学

学位级别：硕士

Kohn-Sham能量极小化模型是第一原理电子结构计算中的核心数学模型，它的高效数值方法研究具有重要的科学意义和应用价值.本文主要围绕Kohn-Sham能量极小化问题展开研究，包括新并行轨道更新优化方法的算法设计与程序实现.　　首先，我... 详细信息

Kohn-Sham能量极小化模型是第一原理电子结构计算中的核心数学模型，它的高效数值方法研究具有重要的科学意义和应用价值.本文主要围绕Kohn-Sham能量极小化问题展开研究，包括新并行轨道更新优化方法的算法设计与程序实现.　　首先，我们提出了一种新的并行轨道更新优化方法来求解Kohn-Sham能量极小化模型.在新的并行轨道更新优化方法中，N轨道的Kohn-Sham能量极小化问题的求解被转化为N个相互独立的单轨道能量极小化问题的求解，这使得我们的新方法具有轨道和空间自由度的两层并行的特点.接着，我们选取了两种优化方法求解单轨道能量极小化问题，设计了相应的并行轨道更新优化算法并进行了数值实验.数值结果表明，新算法具有很好的并行可扩展性.最后，我们对新算法中一些复杂计算部分进行了近似，提出并实现了实用的近似并行轨道更新优化算法.通过数值测试，我们发现此算法不进行正交化也可收敛.这表明该算法具有优越的计算效率和并行潜力.我们的新并行轨道更新优化方法对于大规模体系的电子结构计算具有很好的潜力.

关键词：电子结构计算 Kohn-Sham能量极小化模型并行轨道更新可扩展性

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化学反应机制的电子结构计算和动力学模拟--北京师范大学的量子化学

化学反应机制的电子结构计算和动力学模拟--北京师范大学的量子化...

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2022光化学理论与机制学术研讨会

作者：方业广丁万见方维海北京师范大学化学学院理论及计算光化学教育部重点实验室100875北京

在北京师范大学120 周年校庆暨化学学科建立110 周年之际，本文将结合量子化学群体的研究工作，概要介绍化学反应理论与机制的研究进展。一方面简要回顾化学键理论和分子轨道自洽场计算，重点关注热化学反应途径、能量分解和价轨道赝势... 详细信息

在北京师范大学120 周年校庆暨化学学科建立110 周年之际，本文将结合量子化学群体的研究工作，概要介绍化学反应理论与机制的研究进展。一方面简要回顾化学键理论和分子轨道自洽场计算，重点关注热化学反应途径、能量分解和价轨道赝势从头算等;另一方面围绕激发态电子结构计算和光化学反应机制，探究其核心科学问题，即多态交叉和非绝热动力学。并对量子计算机时代的量子化学的发展前景进行了展望。

关键词：电子结构计算非绝热动力学模拟反应机制

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分子基态的电子结构计算方法及相关设备

分子基态的电子结构计算方法及相关设备

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作者：左芬吴垂雄王佳楠吕川 230000 安徽省合肥市高新区望江西路5089号中国科学技术大学先进技术研究院嵌入式研发楼220室

本公开涉及一种分子基态的电子结构计算方法及相关设备，所述方法包括：获取目标分子的由二次量子化形式表示的分子哈密顿量；将所述分子哈密顿量中的产生算符和湮灭算符转化为由泡利项表示，得到目标哈密顿量；获取所述目标哈密顿量的... 详细信息

标准号: CN116935977B

本公开涉及一种分子基态的电子结构计算方法及相关设备，所述方法包括：获取目标分子的由二次量子化形式表示的分子哈密顿量；将所述分子哈密顿量中的产生算符和湮灭算符转化为由泡利项表示，得到目标哈密顿量；获取所述目标哈密顿量的泡利校验矩阵和系数集合，所述泡利校验矩阵的行向量用于表征所述目标哈密顿量的所述泡利项；基于所述泡利校验矩阵和所述系数集合计算对应于所述目标分子的基态的稳定子，以得到所述目标分子的基态；基于所述稳定子计算所述目标分子的基态能量。通过该技术方案，可以基于二次量子化形式下的哈密顿量实现对于分子基态的电子结构计算。

关键词：基态目标分子校验矩阵电子结构计算系数集合量子化算符获取目标基态能量行向量转化

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分子基态的电子结构计算方法及相关设备

分子基态的电子结构计算方法及相关设备

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作者：左芬吴垂雄王佳楠吕川 230000 安徽省合肥市高新区望江西路5089号中国科学技术大学先进技术研究院嵌入式研发楼218

标准号: CN116935977A

关键词：基态目标分子校验矩阵电子结构计算系数集合量子化算符获取目标基态能量行向量转化

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锕系固态离子氧化态的电子结构计算

锕系固态离子氧化态的电子结构计算

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中国化学会第八届全国物理无机化学学术会议

作者：敖冰云中国工程物理研究院材料研究所

锕系元素具有典型的多氧化态特征,本质上源自锕系元素5f电子复杂的成键行为。原则上,锕系原子可以失去外层的3-7个价电子,形成的锕系离子形式氧化态可以介于III–VII之间。然而,形式氧化态并非一个严格的物理量,不利于我们真正理解锕系... 详细信息

锕系元素具有典型的多氧化态特征,本质上源自锕系元素5f电子复杂的成键行为。原则上,锕系原子可以失去外层的3-7个价电子,形成的锕系离子形式氧化态可以介于III–VII之间。然而,形式氧化态并非一个严格的物理量,不利于我们真正理解锕系元素的物理和化学行为。本报告中,我们运用一种DFT+U理论框架下的严格量子力学方法,计算了七种锕系元素(Th→Cm)固体化合物中锕系离子的物理氧化态,重点探讨了锕系固体离子的最高物理氧化态,

关键词：锕系离子氧化态锕系元素电子结构计算

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第一原理电子结构计算的优化算法若干研究

第一原理电子结构计算的优化算法若干研究

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作者：刘壮中国科学院大学

学位级别：博士

本文主要围绕基于密度泛函理论的第一原理电子结构计算展开工作，包括算法设计与分析以及数值模拟.在算法设计方面，我们从Kohn-Sham能量极小化问题出发，设计了保正交约束的共轭梯度法与并行轨道优化算法.在保正交共轭梯度法中，我们... 详细信息

本文主要围绕基于密度泛函理论的第一原理电子结构计算展开工作，包括算法设计与分析以及数值模拟.在算法设计方面，我们从Kohn-Sham能量极小化问题出发，设计了保正交约束的共轭梯度法与并行轨道优化算法.在保正交共轭梯度法中，我们提出了一个基于Hesse算子信息的步长策略，使用了三种保正交约束的策略(WY、QR和PD策略)来保持轨道的正交性.与梯度型优化方法相比,我们的共轭梯度法具有精度高、迭代次数少和稳定性强等优点.在并行轨道优化算法中，我们将Kohn-Sham能量极小化问题分解为一组相互独立的子优化问题.我们并行求解这些子优化问题再用显式正交化的方法来保持正交约束，通过使用自由度与轨道的两层并行来达到更高的并行可扩展能力.在算法分析方面，在一些合理的假设下.我们证明了基于WY与PD正交化策略的共轭梯度法的局部收敛性.在数值模拟方面，基于第一原理实空间计算软件平台Octopus，我们将保正交约束的共轭梯度法应用于一些典型分子与大的碳团簇体系的求解，数值结果表明我们的算法是稳定且高效的.对于并行轨道优化算法，我们测试了算法的可靠性与轨道可并行度，发现我们的算法在保证计算精度的同时具有很好的应用于大规模体系并行计算的潜力.

关键词：第一原理电子结构计算密度泛函理论共轭梯度法轨道并行优化算法数值模拟

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Na_3Ba_2B_6O_(12)F晶体的生长及电子结构计算

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化学世界 2017年第8期58卷 473-477页

作者：赵文武唐山学院环境与化学工程系河北唐山063000 唐山学院唐山市微纳米材料制备及应用重点实验室河北唐山063000

在Ba_2B_5O_9Cl-NaF体系中,采用高温溶液法生长出了尺寸为7mm×5mm×3mm的透明Na_3Ba_2B_6O_(12)F晶体,并对其进行了X射线衍射(XRD)图谱和红外光谱分析;晶体的电子能带结构和态密度的理论计算结果说明Na_3Ba_2B_6O_(12)F化合物... 详细信息

在Ba_2B_5O_9Cl-NaF体系中,采用高温溶液法生长出了尺寸为7mm×5mm×3mm的透明Na_3Ba_2B_6O_(12)F晶体,并对其进行了X射线衍射(XRD)图谱和红外光谱分析;晶体的电子能带结构和态密度的理论计算结果说明Na_3Ba_2B_6O_(12)F化合物的间接带隙大小为4.646eV,吸收系数计算结果表明其紫外吸收边为4.654eV。

关键词：高温溶液法晶体生长硼酸盐电子结构计算

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基于自然轨道的电子结构计算方法

基于自然轨道的电子结构计算方法

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第六届全国计算原子与分子物理学术会议

作者：王坚湖州师范学院理学院

自然轨道通常是在获得波函数之后,计算一阶密度矩阵,并把它对角化后获得。通过定义拉格朗日函数,我们发展一种直接利用自然轨道来计算波函数的方法。我们将用这一方法来研究"推广的Pauli条件(generalized Pauli conditions)"... 详细信息

自然轨道通常是在获得波函数之后,计算一阶密度矩阵,并把它对角化后获得。通过定义拉格朗日函数,我们发展一种直接利用自然轨道来计算波函数的方法。我们将用这一方法来研究"推广的Pauli条件(generalized Pauli conditions)"。这种方法避免了密度泛函理论和密度矩阵泛函理论对泛函形式的不确定性,保证精确度同波函数方法一样。

关键词：电子结构计算密度矩阵波函数

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CZTS电子结构计算及其薄膜制备工艺优化

CZTS电子结构计算及其薄膜制备工艺优化

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作者：钟晴广西大学

学位级别：硕士

Cu2ZnSnS4(CZTS)具有与太阳辐射光谱相匹配的直接带隙结构(禁带宽度1.5eV),可见光吸收系数大于104cm-1,且原材料价格低、储量大、无毒害,是一种极具潜力的薄膜太阳能电池材料。结合理论和实验研究CZTS薄膜的优化制备工艺,对提高CZTS转... 详细信息

Cu2ZnSnS4(CZTS)具有与太阳辐射光谱相匹配的直接带隙结构(禁带宽度1.5eV),可见光吸收系数大于104cm-1,且原材料价格低、储量大、无毒害,是一种极具潜力的薄膜太阳能电池材料。结合理论和实验研究CZTS薄膜的优化制备工艺,对提高CZTS转化效率、降低电池器件生产成本具有重要意义。本论文根据能带结构经典理论计算了CZTS晶体的电子结构；利用线性回归数值分析方法对沉积温度与CZTS(112)面衍射峰强度的边界变化趋势进行了拟合,并结合晶体生长模型理论分析了工艺参数对CZTS晶体结构的影响。主要研究结果如下：(1)利用Material Studios软件的CASTEP计算模块,基于第一性原理计算了CZTS晶体的电子结构和禁带宽度。结果表明,CZTS的价带主要受Sn原子的5p轨道和Cu原子的3d轨道杂化影响,导带主要受Sn原子的5p轨道和S原子的3p轨道杂化影响,计算得到CZTS的禁带宽度为1.533eV,与实验值(1.521eV)符合得较好。(2)基于课题组前期脉冲激光沉积CZTS薄膜的实验数据,建立了以CZTS(112)面的XRD衍射峰强度作为结晶质量衡量指标的数学分析模型,分析了衬底沉积温度、激光能量、激光频率对薄膜结晶质量的影响,并采用线性回归方式对温度-峰强边界进行了拟合,预测在激光能量为150mJ/p、频率为5Hz,保温时间为1h、沉积时间为1.5h、真空度为10-4-10"SPa的条件下,薄膜沉积的最佳衬底温度是357℃。根据数学模型的分析,为进一步优化薄膜的生长工艺设计了补充性实验。(3)对CZTS薄膜横截面的SEM观察表明,退火温度和真空度对薄膜的组织形态具有重要影响。要获得结晶质量良好、(112)面择优取向明显的薄膜,在薄膜生长过程中需要高的真空度和合适的退火温度。

关键词： CZTS薄膜第一性原理电子结构计算线性回归制备工艺优化

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