我院高威帷副教授、趙紀(jì)軍教授以及德州大學(xué)奧斯汀分校James R. Chelikowsky教授，在Physical Review Letters上發(fā)表重要工作《Efficient Full-Frequency GW Calculations Using a Lanczos Method》（Lanczos加速的高效全頻率GW計(jì)算），被選為編輯推薦工作。
電子結(jié)構(gòu)是決定物質(zhì)性質(zhì)的根本因素之一。在計(jì)算物理學(xué)領(lǐng)域，準(zhǔn)確理解和高效地計(jì)算物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)是一個(gè)基本問(wèn)題和挑戰(zhàn)。
密度泛函理論（Density Functional Theory, DFT）是目前物質(zhì)科學(xué)中計(jì)算電子結(jié)構(gòu)的主要方法。但是，DFT也存在明顯的局限性，例如無(wú)法給出準(zhǔn)確的半導(dǎo)體能隙等關(guān)鍵物理量。在半導(dǎo)體光伏材料能隙的模擬和設(shè)計(jì)中，即使計(jì)算結(jié)果與真實(shí)值相差0.5電子伏特，也會(huì)導(dǎo)致對(duì)材料性能描述的巨大偏差。
基于量子多體微擾理論的GW近似方法提供了一種相比密度泛函理論更精確可靠的電子結(jié)構(gòu)計(jì)算方法，但是， GW近似對(duì)計(jì)算資源的需求也遠(yuǎn)高于DFT，計(jì)算復(fù)雜度一般大于O(N3)。因此，受限于計(jì)算資源，GW近似方法一般用于包含少于100原子的物質(zhì)體系，很難應(yīng)用于精確計(jì)算大尺寸復(fù)雜體系。
基于上述問(wèn)題，高威帷副教授、趙紀(jì)軍教授、德州大學(xué)奧斯汀分校唐昭博士、以及James R. Chelikowsky教授合作，開(kāi)發(fā)了一類基于Lanczos算法的理論，極大提升了GW計(jì)算的效率（相比原方法提升5到6個(gè)數(shù)量級(jí)），使得研究者可以在較小計(jì)算資源消耗下，實(shí)現(xiàn)幾百到數(shù)千原子的精確電子結(jié)構(gòu)計(jì)算效率。該工作為人們精確計(jì)算大尺寸的復(fù)雜物質(zhì)體系的電子結(jié)構(gòu)和激發(fā)態(tài)性質(zhì)提供了新途徑。
該工作中，高威帷副教授為第一作者，趙紀(jì)軍教授和James R. Chelikowsky教授為通訊作者，成果部分得到大連理工大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)的資助。
論文鏈接：
Phys. Rev. Lett. 132, 126402 (2024);
無(wú)文字鏈接
其他相關(guān)工作
Electronic Structure 4 (2), 023003 (2022); DOI:10.1088/2516-1075/ac709a
J. Chem. Theory Comput 16, 4, 2216 (2020); 無(wú)文字鏈接
