Descripción del proyecto
Un nuevo método para el cálculo de la estructura electrónica
La teoría del funcional de la densidad (DFT, por sus siglas en inglés) de Kohn-Sham (KS) se utiliza de forma generalizada para los cálculos de estructura electrónica en química computacional y física del estado sólido. A pesar de su eficiencia computacional, el poder predictivo de la DFT de KS es limitado cuando se trata de sistemas casi degenerados y fuertemente correlacionados. Son cruciales para comprender los complejos de metales de transición, los enlaces químicos estirados, los materiales funcionales avanzados y las nanoestructuras artificiales. Las insuficiencias de las aproximaciones de la DFT de KS en estas áreas han sido un problema de larga data. En este contexto, el equipo del proyecto corr-DFT, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, tiene como objetivo construir un marco innovador para el cálculo de estructuras electrónicas en todos los regímenes de correlación, basado en avances formales recientes. El objetivo de este nuevo método es eliminar el sesgo intrínseco de la DFT de KS para los regímenes de correlación débil. Los resultados se validarán en sistemas de referencia.
Objetivo
By virtue of its computational efficiency, Kohn-Sham (KS) density functional theory (DFT) is the method of choice for the electronic structure calculations in computational chemistry and solid-state physics. Despite its enormous successes, KS DFT’s predictive power and overall usefulness are still hampered by inadequate approximations for near-degenerate and strongly-correlated systems. Crucial examples are transition metal complexes (key for catalysis), stretched chemical bonds (key to predict chemical reactions), technologically advanced functional materials, and manmade nanostructures.
I aim to address these fundamental issues, by constructing a novel framework for electronic structure calculations at all correlation regimes. This new approach is based on recent formal developments from my group, which reproduce key features of strong correlation within KS DFT, without any artificial symmetry breaking. My results on the exact infinite-coupling-strength expansion of KS DFT will be used to endow that theory with many-body properties from the ground up, thereby removing its intrinsic bias for weak correlation regimes.
This requires novel combinations of ideas from three research communities: chemists and physicists that develop approximations for KS DFT, condensed matter physicists that work on strongly-correlated systems using lattice hamiltonians, and mathematicians working on mass transportation theory. The strong-correlation limit of DFT enables these links by defining a natural framework for extending lattice-based results to the real space continuum. On the other hand, this limit has a mathematical structure formally equivalent to the optimal transport problem of mathematics, enabling adaptation of methods and algorithms.
The new approximations will be implemented with the assistance of an industrial partner and validated on representative benchmark chemical and physical systems.
Ámbito científico
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-COG - Consolidator GrantInstitución de acogida
1081 HV Amsterdam
Países Bajos