論文の概要: Spin migration in density functional theory: energy, potential and density perspectives

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.01549v1
• Date: Sun, 03 Nov 2024 12:49:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-05 21:27:02.769414
• Title: Spin migration in density functional theory: energy, potential and density perspectives
• Title（参考訳）: 密度汎関数論におけるスピン移動-エネルギー・ポテンシャル・密度の観点から
• Authors: Alon Hayman, Eli Kraisler, Tamar Stein,
• Abstract要約: 我々は、異なる原子系において、エネルギー、コーン・シャム軌道、KSポテンシャル、電子密度の挙動を分数スピンに関して研究する。 本結果は,既存近似の質を新たな視点から評価する上で有効である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Spin is a fundamental property of any many-electron system. The ability of density functional theory to accurately predict the physical properties of a system, while varying its spin, is crucial for describing magnetic materials and high-spin molecules, spin flip, magnetization and demagnetization processes. Within density functional theory, when using various exchange-correlation approximations, the exact dependence of the energy on the spin often deviates from the exact constant or piecewise-linear behavior, which is directly related to the problem of strong (static) correlation and challenges the description of molecular dissociation. In this paper, we study the behavior of the energy, the frontier Kohn-Sham (KS) orbitals, the KS potentials and the electron density, with respect to fractional spin, in different atomic systems. We analyze five standard exchange-correlation functionals and find three main scenarios of deviation from the expected exact results. We clearly recognize a jump in the frontier orbital energies upon spin variation in the exact exchange and in hybrid functionals, and the related plateau in the corresponding KS potential. Our results are instrumental for the assessment of the quality of existing approximations from a new perspective and for the development of advanced functionals with sensitivity to magnetic properties.
• Abstract（参考訳）: スピンは任意の多電子系の基本的な性質である。 系の物理的特性を正確に予測する密度汎関数理論の能力は、スピンを変化させる一方で、磁気材料や高スピン分子、スピンフリップ、磁化、非磁化過程を記述するのに不可欠である。 密度汎関数理論の中では、様々な交換相関近似を用いる場合、スピン上のエネルギーの正確な依存は、強い(静的)相関の問題に直接関係している正確な定数あるいは片方向の線形な振る舞いから逸脱し、分子解離の記述に挑戦する。 本稿では、異なる原子系におけるエネルギー、フロンティア・コーン・シャム(KS)軌道、KSポテンシャル、電子密度の挙動について検討する。 5つの標準交換相関関数を解析し、期待された正確な結果から偏差の3つの主要なシナリオを見出す。 我々は、正確な交換およびハイブリッド関数におけるスピン変動と対応するKSポテンシャルにおける関連するプラトーによるフロンティア軌道エネルギーのジャンプを明確に認識する。 本研究は, 既存近似の品質評価と, 磁気特性に敏感な高機能関数の開発に有用である。

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