Pseudopotentiaalien

Pseudopotentialien ovat menetelmä kvanttimekaniikassa, jota käytetään yksinkertaistamaan monimutkaisia atomien elektronirakenteita laskennallisissa sovelluksissa. Perinteisessä kvanttimekaniikassa kaikkien atomien elektroneja käsitellään samalla tavalla, mikä johtaa suurikokoisiin ja laskennallisesti raskaasti käsiteltäviin järjestelmiin. Pseudopotentiaalit pyrkivät poistamaan ytimen läheisyydessä olevat sisemmät elektronit laskuista ja korvaamaan niiden vaikutuksen ytimen ja ulompien elektronien välillä "pseudopotentiaalilla".

Tämä pseudopotentiaali on kuvitteellinen potentiaali, joka mallintaa sekä ytimen positiivista varausta että sisempien elektronien karsivaa vaikutusta ulkoisiin elektroneihin. Pseudopotentiaalit ovat erityisen hyödyllisiä kiinteän olomuodon fysiikassa ja materiaalitieteissä, joissa käsitellään suuria määriä atomeja. Ne mahdollistavat tehokkaammat laskelmat tiheyden funktionaaliteoriassa ja muissa kvanttimekaanisissa menetelmissä. Pseudopotentiaalien kehittämisessä keskeistä on varmistaa, että pseudopotentiaalin käyttäytyminen on mahdollisimman lähellä todellisen potentiaalin käyttäytymistä ytimen ulkopuolella, missä valenssielektronit sijaitsevat. Yleisiä pseudopotentiaaliformulaatioita ovat esimerkiksi Norm-Conserving Pseudopotentials (NCP) ja Ultrasoft Pseudopotentials (USP).