Pochopení metody Self-Consistent Field (SCF) v kvantové chemii a fyzice pevných látek

SCF znamená Self-Consistent Field. Je to metoda používaná v kvantové chemii a fyzice pevných látek k řešení Schrödingerovy rovnice pro mnohoelektronové systémy. Základní myšlenkou SCF je aproximovat vlnovou funkci systému tím, že ji znázorníme jako lineární kombinaci atomových orbitalů a poté vyřešíme koeficienty lineární kombinace. Začněte počátečním odhadem vlnové funkce, typicky pouze atomových orbitalů systému.
2. Vypočtěte hamiltonovskou matici systému, která popisuje energii systému jako funkci souřadnic elektronů.
3. Vyřešte rovnici vlastních čísel hamiltonovské matice a najděte vlastní čísla a vlastní vektory systému. Vlastní čísla představují energie systému a vlastní vektory představují odpovídající vlnové funkce.
4. Použijte vlastní vektory k vytvoření nového odhadu vlnové funkce jejich kombinací v lineární kombinaci.
5. Opakujte kroky 2–4, dokud vlnová funkce nekonverguje ke stabilnímu řešení.…
Metoda SCF je samokonzistentní metoda, což znamená, že vlnová funkce je aktualizována v každé iteraci na základě řešení předchozí iterace. To umožňuje metodě konvergovat ke stabilnímu řešení, které přesně popisuje elektronovou strukturu systému.

SCF se široce používá v kvantové chemii a fyzice pevných látek ke studiu elektronové struktury molekul a pevných látek. Je zvláště užitečný pro studium systémů, kde je elektronová struktura složitá a nelze ji popsat jednoduchou vlnovou funkcí, jako například v molekulách s vícenásobnými vazbami nebo v pevných látkách se silnými interakcemi elektron-elektron.