纳米体系的计算表征

摘要

纳米系统在许多应用中发挥着重要作用.山于纳米体系的复杂性,准确表征其结构和性质很具挑战性.一种重要的表征手段是基于第一性原理电子结构计算的理论模拟.近年来低标度和高精度的电子结构算法得到了极大的发展,特别是,适用于周期性体系的杂化密度泛函计算效率得到了显著的提高.利用电子结构信息,可以发展模拟算法直接获得可与实验对比的数据.例如,扫描隧道显微谱现在可以使用先进的算法高效地模拟.当感兴趣的系统与环境存在强耦合时,例如在近藤效应中,求解级联运动方程被证明是一个非常有效的计算表征方法;此外,激发态动力学的第一性原理模拟近年来进展迅速,其中非绝热分子动力学方法发挥了重要作用.对于涉及化学反应的纳米系统,例如石墨烯生长体系,往往需要发展多尺度模拟方法来表征其原子细节.本文综述了纳米系统计算表征算法的一些最新进展,先进的算法和软件对于我们更好地了解纳米世界至关重要.