Project Details
Projekt
Development and Investigation of Orbital Functionals in Density- and Current-Density Functional Theory
Applicant
Professor Dr. Stefan Kurth
Subject Area
Theoretical Chemistry: Electronic Structure, Dynamics, Simulation
Term
from 2003 to 2008
Project identifier
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5412837
Density functional theory is a successful theory to calculate electronic properties of real materials from first principles which is feasible inpractice, also for large systems. In applications to real materials it relies on approximations to the so-called exchange correlation functional. The main interest in this proposal is on a particular class of functionals, namely functionals which explicitly depend on single-particle orbitals. The project divides into three main parts: in the first part we derive exact relations for orbital functionals from a finite-temperature version of density functional theory. The main purpose here is to use these exact conditions to understand and possibly resolve a problem found for an existing functional. The second part aims at studying and implementing an orbital functional to systems with internal or external magnetic fields in the framework of so-called current-density functional theory. The systems we want to study in particular are atoms with incompletely filled valence shells, systems where present-day functionals exhibit fundamental problems. Finally, the third part of the project aims at the development of exchange-correlation functionals for time-dependent current density functional theory in the linear response regime. Die Dichtefunktionaltheorie is eine erfolgreiche ab-initio Theorie zur Berechnung elektronischer Eigenschaften realer Materialien, die in der Praxis insbesondere auch für grosse Systeme anwendbar ist. Für praktische Anwendungen verwendet sie Näherungen für das sogenannte Austausch-Korrelations-Funktional. Das Hauptinteresse in dem vorliegenden Projektvorschlag liegt auf einer speziellen Klasse von Funktionalen, nämlich solchen, die explizit von Einteilchenorbitalen abhängen. Das Projekt teilt sich in drei Teile: im ersten Teil leiten wir exakte Beziehungen für Orbitalfunktionale her, und zwar aus einer Version der Dichtefunktionaltheorie für endliche Temperaturen. Die Zielsetzung ist es, diese Bedingungen zum Verständnis und moeglicherweise zur Auflösung eines Problems bei einem bereits bekannten Funktional einzusetzen. Der zweite Teil zielt auf die Implementierung eines Orbitalfunktionals für Systeme in einem internen oder externen Magnetfeld im Rahmen der Stromdichtefunktionaltheorie. Insbesondere möchten wir Atome mit unvollständig gefüllten Valenzschalen studieren, für die moderne Funktionale grundsätzliche Probleme aufweisen. Der dritte Teil des Projekts zielt schliesslich auf die Entwicklung eines Austausch-Korrelationsfunktionals für die zeitabhängige Stromdichtefunktionaltheorie im Regime der linearen Antwort.
DFG Programme
Priority Programmes
