Fast adaptive discontinuous basis sets for electronic structure
本文提出了一种基于不连续伽辽金框架的自适应基组方法,通过结合原子中心与多项式基函数、引入专用积分策略及多重网格预条件技术,实现了在保持化学精度的同时显著提升电子结构计算(HF 和 DFT)的稀疏性、可扩展性与计算效率。
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化学物理这一交叉领域探索着分子层面的物理规律,架起了化学变化与物理原理之间的桥梁。在这里,科学家通过理论模型和实验手段,深入理解原子如何结合、能量如何转化以及物质在微观尺度下的独特行为。
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以下是该领域近期在 arXiv 上发布的最新论文精选。
本文提出了一种基于不连续伽辽金框架的自适应基组方法,通过结合原子中心与多项式基函数、引入专用积分策略及多重网格预条件技术,实现了在保持化学精度的同时显著提升电子结构计算(HF 和 DFT)的稀疏性、可扩展性与计算效率。
本文基于精确因子化框架,通过引入二阶电子 - 核关联项,提出了一种统一描述混合量子 - 经典动力学中电子相干性与相位演化的严格方程,从而为耦合电子 - 核动力学提供了无需启发式修正的坚实理论基础。
该论文通过求解低温等离子体的电离 - 复合动力学方程,推导了体粘度的显式表达式并发现其远大于剪切粘度,同时验证了曼德尔施塔姆 - 莱昂托维奇近似的有效性,系统化了碱金属 - 惰性气体混合物的热力学公式,并探讨了其在太阳大气声学加热及实验室验证中的应用潜力。
本文结合第一性原理计算与高压实验,阐明了氮 - 空位色心在兆巴级压力下的系间窜越机制,揭示了应力对称性破缺对光学性质的复杂影响,并解决了高压环境下对比度增强与反转的微观起源问题,为优化高压量子传感器及利用应力调控固态自旋缺陷奠定了理论基础。
本文提出了一种基于幺正耦合簇的自洽电子传播子理论,开发了 IP/EA-qUCCSD 等实用方案,并通过基准测试证明该方法在闭壳层体系单空穴电离势计算中,即使未包含三重激发贡献,其精度也优于高阶 ADC(4) 方法。
本文提出了有限温度热辅助占据密度泛函理论(FT-TAO-DFT)及其与从头算分子动力学(FT-TAO-AIMD)和量子力学/分子力学(FT-TAO-QM/MM)的结合方法,用于研究大尺寸多参考体系在有限温度下的热平衡性质与动力学行为,并通过 n-并苯体系的研究揭示了电子温度与核温度对其自由基特性及红外光谱的不同影响。
本研究利用混合量子 - 经典非绝热动力学模拟,揭示了 3-羟基黄酮中双时间尺度激发态分子内质子转移的微观机制,证实了竞争性的面外氢扭转运动是导致较慢质子转移时间常数的关键因素,并构建了统一反应网络以阐明该体系非绝热激发态动力学。
该研究通过时间分辨离子成像技术揭示了纯水二聚体电离后在低能区发生超快质子转移并生成水合氢离子的动力学过程,而在高能区则表现为质子转移受阻与碎片化加速的耦合机制,阐明了氢键网络中离子 - 自由基形成对水溶液反应性的关键影响。
本文介绍了开源 Python 软件包 mrfmsim,它通过模块化、可扩展且易读的架构及插件系统,解决了磁共振力显微镜(MRFM)实验模拟中的复杂性挑战,从而提升了实验设计的可重复性并加速了开发进程。
该论文提出了一种利用微波屏蔽分子间的相互作用阻塞效应,从热或简并气体中确定性地将单个分子装载到光镊阵列或晶格中并使其处于运动基态的鲁棒方案,从而为构建大规模、低熵的极性分子阵列以用于量子计算、模拟及精密测量开辟了道路。