Harttree-Fock-Wigner correlation model and wavefunction-based correlation treatment for large and periodic systems

• Applicant: Professor Dr. Michael Dolg
• Subject Area: Theoretical Chemistry: Electronic Structure, Dynamics, Simulation
• Term: from 2003 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5412971

A Wannier-type orbital based Hartree-Fock electronic structure program for periodic systems will be extended and coupled to electron correlation modules (for the total energy per unit cell as well as for correlation corrections to bandstructures) working in a local orbital basis. Density fitting schemes will be applied to reduce the computational effort at the HartreeFock level. An automatized version of the so-called incremental scheme for the evaluation of the correlation energy per unit cell will be implemented at the second-order Möller-Plesset perturbation theory (MP2) and singles and doubles CoupledCluster (CCSD) level. The perturbative inclusion triples at the CC level will be attempted (CCSD(T)). Furtheron the possiblity of a one-step second-order Möller-Plesset perturbational evaluation of the correlation energy per unit cell will be explored. Finally, Hartree-Fock-Wigner theory, i.e., modified Hartree-Fock equations accounting for electron correlation in terms of a functional of so-called Wigner intracules, will be implemented as an alternative to the MP2 and CCSD/CCSD(T) approaches. Ein auf Wannier-artigen Orbitalen basierendes Hartree-Fock Programm für Elektronenstrukturberechnungen an periodischen Systemen soll erweitert werden und an Programme zur Berechnung von Korrelationsenergien (sowohl für die Gesamtenergie pro Einheitszelle als auch für Korrelationskorrekturen von Bandstrukturen) gekoppelt werden, die in einer Basis von lokalisierten Orbitalen arbeiten. Methoden zur Anpassung von Hilfsbasen an Elektronendichten sollen angewendet werden, um den rechentechnischen Aufwand auf Hartree-Fock-Niveau zu verringern. Eine automatisierte Version der Inkrementenberechnung soll für die Möller-Plesset Störungstheorie zweiter Ordnung sowie die Coupled-Cluster Methode mit Ein- und Zweifachanregungen implementiert werden. Die störungstheoretische Erfassung von Dreifachanregungen auf CC-Niveau soll versucht werden (CCSD(T)). Weiterhin soll die Möglichkeit einer in einem Schritt durchführbaren Variante der Möller-Plesset Störungstheorie zweiter Ordnung für die Korrelationsenergie pro Einheitszelle untersucht werden. Schliesslich soll die Hartree-Fock-Wigner-Theorie, d.h. modifizierte Hartree-Fock Gleichungen, die die Elektronenkorrelation auf Basis von von sogenannten Wigner Intracules ermitteln, als Alternative zu MP2 und CCSD/CCSD(T) implementiert werden.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1145: Modern and universal first-principles methods for many-electron systems in chemistry and physics
• Participating Person: Privatdozent Dr. Michael Hanrath