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本周报告概要

报告题目：The Random Phase Approximation: A Practical Method Beyond DFT

演讲者：奥地利维也纳大学的Georg Kresse教授

时间：10月14日21:30 （星期三）

摘要

The Random Phase Approximation: A Practical Method Beyond DFT

随机相位近似（RPA）和关联GW近似，特别是针对固体体系，能够在合理的计算代价下获得较准确的关联能和QP能量。另外，这种计算比传统密度泛函计算高出两到三个数量级。这里我们展示了立方体体系通过缩放尺寸较易获得计算效率，对于较大体系，计算时间减少1到2个数量级[1,2,3]。此外，布里渊区K点数量选取，可简化为线性选择。

综合讲，计算精度高和具有较好收敛single-point的RPA和GW计算，时间复杂度与Hartree-Fock和hybrid functional计算接近。此外，还讨论了RPA相关能和GW近似的关系。结果表明，GW self-energy是RPA相关能对Green’s function的导数。计算的self-energy可用于GW近似下QP能量计算，以及包括原子间力在内能的总能量任何一阶导数计算。这意味着可用用RPA和GW近似，像密度泛函理论一样，驰豫原子并进行分子动力学计算，为材料模拟领域提供超越密度泛理论的方法。文中还会介绍最新进展，如有限温度RPA，简要讨论使用RPA处理金属。最后，介绍RPA在材料科学问题上的应用。

参考文献

[1] M. Kaltak, J. Klimés, and G. Kresse, J. Chem. Theory Comput. 10, 2498 (2014).

[2] M. Kaltak, J. Klimés, and G. Kresse, Phys. Rev. B 90, 054115 (2014).

[3] P. Liu, M. Kaltak, J. Klimés, and G. Kresse, Phys. Rev. B 94, 165109 (2016).

[4] J. Klimés, M. Kaltak, E. Maggio, and G. Kresse, J. Chem. Phys. 140, 084502 (2015).

[5] B. Ramberger, T. Schäfer, and G. Kresse, Phys. Rev. Lett. 118 106403 (2017).

[6] M. Kaltak and G. Kresse, Phys. Rev. B 101, 205145 (2020).

个人简介

Georg Kresse, Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Georg Kresse教授于1993年在维也纳工业大学获得博士学位。他于2001年在维也纳工业大学毕业后，被牛津大学和维也纳大学聘为全职教授。2007年，他担任Computational Quantum Mechanics in Vienna主席。自2011年以来，Kresse成为Austrian Academy of Sciences正式成员，2012年以来成为 International Academy of Quantum Molecular Sciences成员。他获得了多项奖项，包括2003年“START Grantt”of the Austrian Science Fund (FWF)，the "Hellmann Preis" of the Internationale Working group for Theoretical Chemistry, and the Kardinal-Innitzer-Preis in 2016。

他的主要研究方向为固体理论物理、表面科学和计算材料物理。他在密度泛函从头算理论方面的工作，影响了密度泛函理论在世界范围内材料科学中的应用。Georg Kresse是VASP（从头计算模拟软件包）的主要作者和开发人员，VASP广泛应用于固体、表面、界面和分子等各种体系的研究。这三篇关于VASP算法文章分别被引用了40000到65000次，属于被引用次数最多的100篇研究论文。

他当前工作集中在固体和真实材料中电子相互作用的准确描述，包括现代body theory、量子蒙特卡洛方法和机器学习。Georg Kresse是400多篇研究论文的作者，他在Web of Siences上h-index指数超过105，是被引用次数最多的物理学家之一。