《基於量子耗散理論的動力學平均場方法的發展與套用》是依託中國科學技術大學，由侯棟擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於量子耗散理論的動力學平均場方法的發展與套用
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：侯棟
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
以密度泛函理論（DFT）方法為代表的量子化學方法，已廣泛套用於化學材料的電子結構與性質的研究。然而，傳統方法難以準確描述過渡金屬等具有強電子-電子相互作用（強關聯效應）的體系。動力學平均場理論（DMFT）可合理處理電子關聯作用，並已在周期性固體材料的研究中取得成功，而適用於單分子磁體、過渡金屬團簇等化學體系的DMFT計算方法尚處於起步階段。此外，現有的DMFT數值方法僅適用於有限的材料結構和溫度範圍，亟需發展一種普適而高效的計算方法。近年來，申請人所在的課題組發展了一套基於量子耗散動力學理論的級聯方程組方法（HEOM），可準確處理處於複雜環境中的化學體系的電子結構和動力學性質。本項目擬發展基於HEOM的DMFT方法和程式，並與DFT方法相結合，以研究實驗關注的單分子磁體、過渡金屬團簇等強關聯材料的電子結構與性質。本項目擬發展的新方法與新程式，將為解釋實驗現象、推動實驗進展提供新的途徑。
結題摘要
動力學平均場理論（DMFT）方法是研究格點體系強關聯性質的強大工具，已在過渡族金屬氧化物的金屬-絕緣體相變、鐵基超導體母體磁性研究中取得重大進展，而適用於單分子磁體等化學體系的DMFT計算方法也正在起步。 本課題發展了基於量子耗散理論的動力學平均場方法和程式，並與DFT計算相結合，研究了周期性格點體系和單分子磁體器件中的強關聯電子效應。具體來講，我們在以下幾個方面取得了重要進展：(1).我們進一步發展並完善了基於量子耗散理論的級聯運動方程組（HEOM）方法和程式，採用一系列先進算法和技術來大幅提升其效率和適用範圍；我們運用HEOM方法研究了強關聯量子點體系中電子關聯效應對體系熱電係數、自旋關聯和量子糾纏等現象的影響，並發展了基於HEOM的含時密度泛函理論方法。(2).我們發展了基於HEOM的DMFT方法，完成了單格點HEOM-DMFT程式的編寫、調試和最佳化，初步完成了適用於非半占據體系和多格點體系的DMFT程式編寫，並在周期性強關聯格點體系中驗證了方法和程式的準確性，證實我們發展的HEOM-DMFT程式的精度不低於廣受認可的基於數值重整化群（NRG）的DMFT方法。(3).我們實現了HEOM與DFT計算的融合，系統研究了單分子磁體輸運器件中的強關聯效應對非平衡輸運的影響，為HEOM-DMFT與DFT的融合鋪平了道路。 這些工作為強關聯物性的研究提供了高效、準確的理論工具。與DFT計算結合，實現了對實際材料中新奇強關聯物象的理論模擬和預測，具有高度的理論價值，也有廣泛的套用前景。隨著我們工作的不斷深入和計算能力的逐步提高，可以預期更多套用型成果的不斷產出。
