Tihedusfunktsionaale

Tihedusfunktsionaalid on kvantkeemias ja tahkisefüüsikas kasutatavad matemaatilised objektid, mis võimaldavad hinnata süsteemi põhiolekut. Need põhinevad tihedusfunktsionaalteoorial (DFT), mis väidab, et süsteemi elektronide põhiolek on täielikult määratud elektronide ruumilise jaotuse tihedusega. Tihedusfunktsionaalid on funktsioonid, mis seostavad antud elektronitiheduse funktsiooni süsteemi energiaga.

DFT on arvutuslikult väga tõhus meetod, mis võimaldab uurida nii üksikute molekulide kui ka suuremate materjalide omadusi. Tihedusfunktsionaali valik mõjutab otseselt arvutuste täpsust. Erinevaid tihedusfunktsionaale on välja töötatud, et paremini kirjeldada erinevaid füüsikalisi nähtusi, näiteks sidemeid, reaktsioonibarjääre ja magnetilisi omadusi. Levinud tüübid hõlmavad LDA (Local Density Approximation), GGA (Generalized Gradient Approximation) ja hübriidfunktsionaale.

Kuigi DFT on laialdaselt kasutatav, on sellel ka piiranguid. Tihedusfunktsionaalide täpne vorm, mis kirjeldaks ideaalselt kõiki süsteeme, ei ole teada. Seetõttu on tihedusfunktsionaalide arendamine ja valimine kriitilise tähtsusega täpsete tulemuste saamiseks. Tihedusfunktsionaale kasutatakse paljudes rakendustes, sealhulgas materjaliteaduses, keemias ja bioloogias.