論文の概要: General linear correction method for DFT+X energy: application to U-M (M=Al, Ga, In) alloys under high pressure

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.00662v1
• Date: Sat, 28 Feb 2026 14:08:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-03 19:50:56.313463
• Title: General linear correction method for DFT+X energy: application to U-M (M=Al, Ga, In) alloys under high pressure
• Title（参考訳）: DFT+Xエネルギーの一般線形補正法:高圧下におけるU-M(M=Al, Ga, In)合金への適用
• Authors: X. L. Pan, H. X. Song, Y. Sun, F. C. Wu, H. Wang, Y. F. Wang, Y. Chen, X. R. Chen, Hua Y. Geng,
• Abstract要約: DFT+Xアプローチにおいてモデルハミルトンにより導入された曖昧なエネルギー寄与を除去する一般線形補正法を提案する。 この方法は、DFT+Xファミリーの重要なメンバーであるDFT+Uのフレームワーク内で検証される。 その後、ウラン系二元系U-M(M=Al, Ga, In)合金の重要な核材料に適用される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6916304459667297
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: DFT+X methods, such as DFT+U and DFT+DMFT, are important supplements to standard density functional theory when strong on-site Coulomb interactions are present. However, the involvement of external parameters in the underlying model Hamiltonian introduces intrinsic ambiguity when comparing the total energies obtained with different model parameters. This renders DFT+X approaches semi-empirical and severely hinders their capability to describe phase ordering and phase stability, especially when reliable experimental benchmarks are unavailable, such as under high pressure. In this work, we resolve this longstanding problem by proposing a general linear correction method that eliminates the ambiguous energy contributions introduced by the model Hamiltonian in DFT+X approaches, thereby enabling direct comparison of their energies calculated with different interaction parameters. The method is demonstrated and validated within the framework of DFT+U, an important member of the DFT+X family. It is then applied to important nuclear materials of uranium-based binaries U-M (M=Al, Ga, In) alloys. With this approach, we resolve the long-standing discrepancy between theoretical predictions and experimental observations of phase stability with unprecedented accuracy, and predict several previously unknown stable intermetallic compounds under high pressure. The broad applicability of the method is further confirmed by accurate predictions of formation enthalpies for diverse systems, including Np-Al, U-Si, and Cu-O binaries, the ternary MnSnAu compound, and oxygen adsorption on the Cu(111) surface. This work establishes linear-corrected DFT+U as a fully first-principles approach and validates the linear correction method as a robust and general scheme that can be readily extended to other DFT+X methods.
• Abstract（参考訳）: DFT+UやDFT+DMFTのようなDFT+X法は、強いオンサイトクーロン相互作用が存在する場合、標準密度汎関数理論の重要な補足となる。 しかし、基礎となるモデルにおける外部パラメータの関与は、異なるモデルパラメータで得られた総エネルギーを比較する際に固有の曖昧さをもたらす。 これにより、DFT+Xは半経験的であり、特に高圧下のような信頼性のある実験ベンチマークが利用できない場合、位相秩序と位相安定性を記述する能力が著しく阻害される。 そこで本研究では,DFT+X法におけるモデルハミルトニアンによる不明瞭なエネルギー寄与を排除し,異なる相互作用パラメータで計算したエネルギーを直接比較できる一般線形補正法を提案する。 この方法は、DFT+Xファミリーの重要なメンバーであるDFT+Uのフレームワーク内で実証され、検証される。 その後、ウラン系二元系U-M(M=Al, Ga, In)合金の重要な核材料に適用される。 提案手法では, 理論的予測と相安定性の実験的観察との長年の相違を前代未聞の精度で解決し, 高圧下でのいくつかの未知の安定金属間化合物の予測を行う。 さらに,Np-Al,U-Si,Cu-O二元系,三元MnSnAu化合物,Cu(111)表面の酸素吸着など多種多様な系における生成エンタルピーの正確な予測により,この方法の適用性を確認した。 本研究は、線形補正DFT+Uを完全第一原理法として確立し、線形補正法を他のDFT+X法に容易に拡張可能な頑健で一般的なスキームとして検証する。

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