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过渡金属化学中的密度泛函理论:一种自洽的哈伯德U方法。

Density functional theory in transition-metal chemistry: a self-consistent Hubbard U approach.

作者信息

Kulik Heather J, Cococcioni Matteo, Scherlis Damian A, Marzari Nicola

机构信息

Department of Materials Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA.

出版信息

Phys Rev Lett. 2006 Sep 8;97(10):103001. doi: 10.1103/PhysRevLett.97.103001. Epub 2006 Sep 5.

DOI:10.1103/PhysRevLett.97.103001
PMID:17025809
Abstract

Transition-metal centers are the active sites for a broad variety of biological and inorganic chemical reactions. Notwithstanding this central importance, density-functional theory calculations based on generalized-gradient approximations often fail to describe energetics, multiplet structures, reaction barriers, and geometries around the active sites. We suggest here an alternative approach, derived from the Hubbard U correction to solid-state problems, that provides an excellent agreement with correlated-electron quantum chemistry calculations in test cases that range from the ground state of Fe2 and Fe2- to the addition elimination of molecular hydrogen on FeO+. The Hubbard U is determined with a novel self-consistent procedure based on a linear-response approach.

摘要

过渡金属中心是多种生物和无机化学反应的活性位点。尽管具有这种核心重要性,但基于广义梯度近似的密度泛函理论计算常常无法描述活性位点周围的能量学、多重态结构、反应势垒和几何结构。我们在此提出一种源自对固态问题进行哈伯德U修正的替代方法,该方法在从Fe2和Fe2-的基态到FeO+上分子氢的加成消除等测试案例中,与关联电子量子化学计算结果高度吻合。哈伯德U是通过基于线性响应方法的新型自洽程序确定的。

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