Beheben von Schwächen von Dichtefunktionalmethoden mittels des "Optimized-Effective-Potential"-Ansatzes

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Görling
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 578303930

Mit Hilfe der "Optimized-Effective-Potential"(OEP)-Methode werden seit langem bestehende grundlegende Schwächen von Dichtefunktionalmethoden im Rahmen des Kohn-Sham- oder verallgemeinerten KS-Formalismus behoben. OEP-Methoden auf Basis von Gauss- Basissätzen wurden lange von numerischen Instabilitäten geplagt. Dieses Problem wurde kürzlich gelöst, was es ermöglicht, das Potential von OEP-Methoden zu nutzen. Durch die Kombination des OEP-Ansatzes mit etablierten Standard-Austauschkorrelationsfunktionalen kann das Problem qualitativ falscher KS-Orbital- und Eigenwert-Spektren gelöst werden. Für offenschalige Systeme kann Symmetriebruch in Spin- wie Ortsraum, der unter anderem zu Spinkontamination führt, dadurch vermieden werden, dass das OEP-Verfahrens im Rahmen eines symmetrisierten KS-Formalismus, der bis heute noch nicht in der Praxis verwendet werden konnte, eingesetzt wird. Eine Verwendung der so erhaltenen Orbitale und Eigenwerte in zeitabhängigen Dichtefunktionalmethoden erhöht die Genauigkeit letzterer und ermöglicht es, Symmetrien korrekt zu berücksichtigen. Kürzlich entwickelte σ-Funktionalmethoden stellen die gegenwärtig genauesten KS-Methoden dar, obwohl sie derzeit noch in einem post-SCF(post-"Self-Consistent-Field")-Rahmen verwendet werden. Mittels des OEP-Ansatzes sollen selbstkonsistente σ-Funktionalmethoden im Rahmen des symmetrisierten KS-Formalismus entwickelt werden. Mit solchen Methoden soll das seit langem bestehende Ziel hochgenauer, universell einsetzbarer KS-Methoden, bei denen keinerlei Symmetriebruch auftritt, erreicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen