儿子,Sang Kil 非结构网格上多原子分子电子结构精确计算的Voronoi单元有限差分法。 (英语) Zbl 1211.82005年 J.计算。物理学。 230,第5期,2160-2173(2011). 摘要:我们介绍了一种新的基于三维真实空间非结构化网格的数值网格方法,用于研究多原子分子的电子结构。Voronoi单元有限差分(VFD)方法基于Voronoi-单元及其自然邻域实现了一种离散Laplacian算子,具有自适应性强、计算简单的特点。为了解决多原子分子全电子计算中的多中心库仑奇异性问题,该方法利用由球形原子网格组成的高度自适应分子网格。它为具有全电子库仑势的薛定谔方程和泊松方程提供了精确有效的解,而不考虑坐标系和分子对称性。对于数值例子,我们评估了单电子多原子系统电子结构的VFD方法的准确性,并将该方法应用于多电子多原子分子的密度泛函理论。 MSC公司: 82-08 计算方法(统计力学)(MSC2010) 81V55型 分子物理学 81V45型 原子物理学 05B45号 镶嵌和平铺问题的组合方面 65号06 含偏微分方程边值问题的有限差分方法 35年10月 薛定谔算子,薛定谔方程 关键词:Voronoi单元有限差分;变频驱动器;薛定谔方程;基于数值网格的方法;密度泛函理论;DFT(干膜厚度);多原子分子;非结构网格 软件:Qhull公司;GAMESS公司;奥克托普斯;米卡;ARPACK公司 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{S.-K.Son},J.计算。物理学。230,第5号,2160--2173(2011;Zbl 1211.82005) 全文: 内政部 参考文献: [1] Krausz,F。;Ivanov,M.,《飞秒物理学评论》。物理。,81, 163-234 (2009) [2] 萨博,A。;Ostlund,N.S.,《现代量子化学》(1989),McGraw-Hill:McGraw-Hill纽约 [3] Beck,T.L.,密度函数理论中的实空间网格技术,修订版。物理。,72, 1041-1080 (2000) [4] (Kulander,K.C.,《量子动力学的时间依赖方法》(1991),北荷兰:北荷兰阿姆斯特丹),转载自Compute。物理学。社区。,第63卷(1991)第1-3期·Zbl 0843.00027号 [5] 加藤,T.,《量子力学中多粒子系统的本征函数》,Commun。纯应用程序。数学。,10, 151-177 (1957) ·Zbl 0077.20904 [6] Chu,S.I.,用于强激光场中原子和分子多光子过程的非扰动处理的自相互作用自由时变密度泛函理论的最新发展,化学杂志。物理。,123, 062207 (2005) [7] Tong,X.M。;Chu,S.I.,超短脉冲强激光场产生多个高次谐波的理论研究:一种新的广义伪谱时间相关方法,Chem。物理。,217, 119-130 (1997) [8] 朱,X。;Chu,S.I.,强场中分子过程的无自相互作用时间依赖密度泛函理论:强激光场中H_2的高次谐波产生,Phys。修订版A,63023411(2001) [9] 朱,X。;Chu,S.I.,《强场分子过程的时间依赖密度泛函理论:强激光场中N_2价电子的多光子过程和动力学响应研究》,Phys。版本A,64,063404(2001) [10] Telnov,D.A。;楚,S.I。,从头算基态和激发态多光子电离和高次谐波产生中的取向效应研究{H} _2^+\),物理。版本A,76,043412(2007) [11] 汤普森,J.F。;Soni,B.K。;Weatherill,N.P.,《电网生成手册》(1999),CRC出版社·Zbl 0980.65500号 [12] Becke,A.D.,Basis-set-free density-functional quantum-chemistry,Int.J.Quant。化学。数量。化学。交响乐团。,23, 599-609 (1989) [13] Dickson,R.M。;Becke,A.D.,《多原子分子几何构型的无集局部密度泛函计算》,J.Chem。物理。,99, 3898-3905 (1993) [14] Becke,A.D.,《多原子分子的多中心数值积分方案》,J.Chem。物理。,88, 2547-2553 (1988) [15] 贝克,A.D。;Dickson,R.M.,多原子分子中薛定谔方程的数值解,J.Chem。物理。,92, 3610-3612 (1990) [16] Vorono¨,G.,《连续参数的新应用》。德意志梅埃莫尔:普里米蒂夫斯河畔的Recherches,J.Reine Angew。数学。,134, 198-287 (1908) [17] Aurenhammer,F.,Voronoi图表–基本几何数据结构的调查,ACM Compute。调查。,23, 345-405 (1991) [18] Okabe,A。;Boots,B。;Sugihara,K。;Chiu,S.N.,《空间细分:Voronoi图的概念和应用》(2000),John Wiley&Sons:John Willey&Sons Chichester·Zbl 0946.68144号 [19] Braun,J。;Sambridge,M.,在高度不规则演化网格上求解偏微分方程的数值方法,Nature,376655-660(1995) [20] 北苏库马尔。;莫兰,B。;塞梅诺夫,A.Y。;Belikov,V.V.,《自然邻域Galerkin方法》,国际数学家杂志。方法。工程,50,1-27(2001)·Zbl 1082.74554号 [21] 库托,E。;北苏库马尔。;卡尔沃,B。;马丁内斯,M.A。;Cegoñino,J。;Doblaré,M.,《自然邻居Galerkin方法的概述和最新进展》,Arch。计算。方法。工程,10307-384(2003)·Zbl 1050.74001号 [22] Mishev,I.D.,《Voronoi网格上的有限体积法》,数值。方法部分差异。Equat.、。,14, 193-212 (1998) ·Zbl 0903.65083号 [23] 杜琪。;Gunzburger,医学博士。;Ju,L.,基于Voronoi的有限体积方法,优化Voronois网格,以及球面上的PDE,计算。方法应用。机械。工程,192,3933-3957(2003)·Zbl 1046.65094号 [24] Gatsonis,北卡罗来纳州。;Spirkin,A.,非结构化Delaunay-Voronoi网格上的三维静电粒子-细胞方法,J.Compute。物理。,228, 3742-3761 (2009) ·Zbl 1175.82056号 [25] Sukumar,N.,《任意非结构化网格上扩散算子的Voronoi单元有限差分法》,Int.J.Numer。方法。工程,57,1-34(2003)·Zbl 1042.65079号 [26] 北苏库马尔。;Bolander,J.E.,非均匀网格上离散微分算子的数值计算,CMES计算。模型。工程科学。,4, 691-705 (2003) ·Zbl 1062.65112号 [27] 北苏库马尔。;Wright,R.W.,《无网格基函数的概述和构造:从移动最小二乘法到熵近似法》,国际数学家杂志。方法。工程,70,181-205(2007)·Zbl 1194.65149号 [28] (Griebel,M.;Schweitzer,M.A.,《偏微分方程的无网格方法》,《计算科学与工程讲义》,第26卷(2003年),施普林格:施普林格-柏林)·Zbl 0996.00042号 [29] de Fabritiis,G。;Succi,S。;Coveney,P.V.,使用自适应多尺度Voronoi基函数进行电子结构计算,J.Stat.Phys。,107, 159-171 (2002) ·Zbl 1126.82325号 [30] 阿克曼,J。;艾德曼,B。;Roitzsch,R.,三维定常薛定谔方程的自适应多级有限元方法,J.Chem。物理。,101, 7643-7650 (1994) [31] 帕斯克,J.E。;Klein,B.M。;Fong,C.Y。;Sterne,P.A.,固态电子结构计算的实空间局部多项式基:有限元方法,Phys。修订版B,591238-12532(1999年) [32] Tonzani,S。;Greene,C.H.,《DNA和RNA碱基的低能电子散射:形状共振和辐射损伤》,《化学杂志》。物理。,124, 054312 (2006) [33] Lehtovaara,L。;哈夫,V。;Puska,M.,高阶有限元的全电子密度泛函理论和含时密度泛函,J.Chem。物理。,131, 054103 (2009) [34] Batcho,P.F.,通用多中心电子结构计算方法,物理。版本E,61,7169-7183(2000) [35] Gygi,F.,自适应坐标下的电子结构计算,Phys。B版,4811692-11700(1993) [36] 莫丁,N.A。;Zumbach,G。;Kaxiras,E.,原子、分子和固体的自适应协调实际空间电子结构计算,Phys。B版,55,10289-10301(1997) [37] 海斯卡宁,M。;托尔斯蒂,T。;Puska,M.J。;Nieminen,R.M.,电子结构计算的多重网格方法,物理。B版,63,245106(2001) [38] 托尔斯蒂,T。;海斯卡宁,M。;Puska,M.J。;Nieminen,R.M.,MIKA:基于多重网格的电子结构计算程序包,国际期刊Quant。化学。,91, 171-176 (2003) [39] Wang,J。;Beck,T.L.,《采用多尺度技术的Kohn-Sham方程的高效实空间解》,J.Chem。物理。,112, 9223-9228 (2000) [40] Arias,T.A.,《电子结构的多分辨率分析:半心形和小波基》,Rev.Mod。物理。,71, 267-311 (1999) [41] 哈里森,R.J。;Fann,G.I。;Yanai,T。;甘,Z。;Beylkin,G.,《多分辨率量子化学:基本理论和初步应用》,J.Chem。物理。,121, 11587-11598 (2004) [42] Yanai,T。;Fann,G.I。;甘,Z。;哈里森,R.J。;Beylkin,G.,《多小波基中的多分辨率量子化学:Hartree-Fock交换》,J.Chem。物理。,121, 6680-6688 (2004) [43] Toffoli,D。;斯坦纳,M。;弗伦佐尼,G。;Declava,P.,连续介质多中心B样条DFT方法的收敛性,化学。物理。,276, 25-43 (2002) [44] Rescigno,T.N。;霍纳,D.A。;叶,F.L。;McCurdy,C.W.,结合高斯基函数和离散变量表示的分子连续体过程的混合方法,Phys。版本A,72,052709(2005) [45] 切里科夫斯基,J.R。;Troullier,N。;Saad,Y.,《有限差分伪势法:无基电子结构计算》,Phys。修订稿。,72, 1240-1243 (1994) [46] 切里科夫斯基,J.R。;Troullier,N。;吴,K。;Saad,Y.,《高阶有限差分赝势法:双原子分子的应用》,Phys。B版,5011355-11364(1994) [47] Singh,D.J.,《平面波、赝势和LAPW方法》(1994年),Kluwer:Kluwer学术出版社,波士顿 [48] Sibson,R.,Dirichlet细分的向量恒等式,数学。程序。剑桥菲洛斯。《社会学杂志》,87,151-155(1980)·Zbl 0466.52010号 [49] 巴伯,C.B。;Dobkin,D.P。;Huhdanpaa,H.,凸壳的快速壳算法,ACM Trans。数学。软质。,22,469-483(1996),网址网址:http://www.qhull.org/ ·Zbl 0884.65145号 [50] 儿子,S.-K。;Chu,S.I.,强激光场中CO_2多光子电离的取向依赖性和光电子角分布的多电子效应,Phys。版本A,80,011403(R)(2009) [51] 儿子,S.-K。;Chu,S.I.,强超短激光场中多原子分子取向相关多光子电离的理论研究:一种新的含时Voronoi细胞有限差分方法,化学。物理。,366, 91-102 (2009) [52] Arfken,G.B。;Weber,H.J.,《物理学家的数学方法》(2001),哈考特/学术出版社:哈考特/学术出版社圣地亚哥·兹比尔0970.00005 [53] González,D。;库托,E。;马丁内斯,M.A。;Doblaré,M.,自然邻域Galerkin方法中的数值积分,国际数值杂志。方法。工程师,60,2077-2104(2004)·Zbl 1070.74048号 [54] Jensen,P.S.,可变网格的有限差分技术,计算。结构。,2, 17-29 (1972) [55] Liszka,T。;Orkisz,J.,任意不规则网格上的有限差分方法及其在应用力学中的应用,计算。结构。,11, 83-95 (1980) ·Zbl 0427.73077号 [56] Vinokur,M.,《守恒定律的有限差分和有限体积公式分析》,J.Compute。物理。,81, 1-52 (1989) ·Zbl 0662.76039号 [57] 海曼,J.M。;Knapp,R.J。;Scovel,J.C.,非均匀网格上微分算子的高阶有限体积近似,Phys。D、 60、112-138(1992)·Zbl 0790.65089号 [58] LeVeque,R.J.,《双曲问题的有限体积方法》(2002),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社,纽约·Zbl 1010.65040号 [59] Hohenberg,P。;Kohn,W.,《非均匀电子气体》,Phys。版本136,B864-B871(1964) [60] 帕尔·R·G。;Yang,W.,原子和分子的密度-功能理论。原子和分子的密度-官能团理论,国际化学专著丛书,第16卷(1989),牛津大学出版社:牛津大学出版社,纽约 [61] Vosko,S.H。;Wilk,L。;Nusair,M.,《用于局部自旋密度计算的精确自旋相关电子-液体关联能量:临界分析》,加拿大。《物理学杂志》。,58, 1200-1211 (1980) [62] 约翰逊,B.G。;吉尔,P.M.W。;Pople,J.A.,《密度泛函方法家族的性能》,J.Chem。物理。,98, 5612-5626 (1993) [63] 科恩,W。;Sham,L.J.,《包含交换和相关效应的自洽方程》,《物理学》。修订版,140,A1133-A1138(1965) [64] 卡努托,C。;侯赛尼,M.Y。;Quarteroni,A。;Zang,T.A.,《流体动力学中的光谱方法》(1988),Springer-Verlag:Springer-Verlag纽约·Zbl 0658.76001号 [65] 列别捷夫,V.I.,《球面上的正交》,计算机。数学。数学。物理。,16, 10-24 (1976) ·Zbl 0348.65023号 [66] Madsen,M.M。;Peek,J.M.,氢分子离子最低二十个电子态的特征参数,At.Data,2171-204(1971) [67] Lehoucq,R.B。;索伦森特区。;Yang,C.,《ARPACK用户指南:用隐式重启Arnoldi方法解决大规模特征值问题》(1998),SIAM:SIAM Philadelphia,URLhttp://www.caam.rice.edu/software/ARPACK/ ·Zbl 0901.65021号 [68] 申克,O。;Gärtner,K.,关于对称不定系统的快速因式分解旋转方法,Elec.Trans。数字。分析。,23、158-179(2006),网址http://www.pardiso-project.org/ ·Zbl 1112.65022号 [69] 施密特,M.W。;Baldridge,K.K。;Boatz,J.A。;Elbert,S.T。;戈登,M.S。;Jensen,J.H。;Koseki,S。;松下,N。;Nguyen,K.A。;苏,S。;温德斯,T.L。;杜普伊斯,M。;蒙哥马利,J.A.,《一般原子和分子电子结构系统》,J.Compute。化学。,14,1347-1363(1993),网址http://www.msg.chem.iastate.edu/gamess网站/ [70] 彼得森,K.A。;Woon,D.E。;托姆,J。;Dunning,H.,相关分子波函数的基准计算。四、 (H+H_2)→(H_2+H)反应的经典势垒高度,J.Chem。物理。,100, 7410-7415 (1994) [71] Vieyra,J.C.L.(维埃拉,J.C.L.)。;透平,A.V.,\(\text{H} _3个^强磁场中的分子离子:三角形构型,物理学。版本A,66,023409(2002) [72] Dunning,T.H.,相关分子计算中使用的高斯基组。I.硼原子通过氖和氢,化学杂志。物理。,90, 1007-1023 (1989) [73] D.A.Telnov,私人通信。;D.A.Telnov,私人通信。 [74] 卡斯特罗,A。;阿佩尔,H。;奥利维拉,M。;罗齐,C.A。;安德拉德,X。;Lorenzen,F。;马奎斯,M.A.L。;总量,E.K.U。;Rubio,A.:应用含时密度泛函理论的工具,Phys。Status Solidi B,2432465-2488(2006年) [75] Krishnan,R。;宾克利,J.S。;Seeger,R。;Pople,J.A.,自洽分子轨道方法。二十、。相关波函数的基础集,J.Chem。物理。,72, 650-654 (1980) 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。