DFTbaserade

DFT-baserade metoder, eller metoder baserade på densitetsfunktionalteori (Density Functional Theory, DFT), är en grupp beräkningsmetoder inom kvantkemi och materialvetenskap som används för att undersöka elektronstrukturen hos system som atomer, molekyler och kristaller. Genom att fokusera på elektronens densitet istället för vågfunktionen används approximativa exchanges–correlation functionaler (XC-funktionaler) för att beräkna energier, geometrier och elektroniska egenskaper. Enligt Hohenberg–Kohn-teoremen bestämmer elektronendensiteten i grundtillståndet systemet och energierna kan uttryckas som funktionaler av densiteten.

Praktiskt används olika XC-funktionaler: LDA, GGA (t.ex. PBE), meta-GGA (t.ex. TPSS) och hybrider (t.ex. B3LYP, PBE0, HSE06). För täta fasta ämnen används ofta solids-optimerade funktionaler som PBEsol och SCAN. Van der Waals-krafter behandlas ofta med dispersionstillägg (t.ex. D3/D4). Beräkningar görs med planvågsbaserade eller molekylära basisuppsättningar och ofta med pseudopotenser. Beräkningskostnaden är vanligtvis O(N^3), men linjärt skalande metoder används för mycket stora system.

Användningsområden inkluderar optimering av geometrier och beräkning av energier och reaktionsvägar, adsorption på ytor, elektronbandstruktur och vibrationala spektra. Begränsningar innefattar att den exakta utbytes–korsfunktionalen saknas och att bandgap ofta undervärderas; självinteraktion och korrelationsproblem gör vissa system svåra att beskriva, särskilt starkt korrelerade material. Resultat valideras vanligtvis mot experiment eller med mer precisa högre-nivå-metoder.