~b-ly/+junk/masterThesis

« back to all changes in this revision

Viewing changes to theoreticalBasis.tex

  • Committer: Antoine Pairet
  • Date: 2010-09-05 19:59:30 UTC
  • Revision ID: antoine@pairet.be-20100905195930-ui7b9b596ge1dzhq
bckp pr

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
58
58
 
59
59
  Unfortunately, the expression of the Hamiltonian \eqref{eq:completeHamiltonian} is too complex to deal with in this form. Indeed, the entire system is coupled, it is a many-body problem. In this form, the movement of one electron is coupled to the movement of all other electrons, but also to the displacement of the nuclei. To better appreciate the complexity of the problem, let us take an analogy consisting of solid balls evolving inside of a force field. First consider a single ball (A) and a force field which acts on A. If the way the force field varies - with respect to time or to the space position - is independent of the ball position, then, the problem is uncoupled and the trajectory of the ball constitutes a one-body problem. Within classical mechanics, this system is solved thanks to the Newtonian equations.
60
60
 
61
 
  Second, consider the introduction of a second ball (B). If the balls do not interact, the system is still easily solved as ball A and B can be analysed separately. What happens if the balls are linked through a spring? In this case, the problem is said to be coupled; trajectory of A can not be obtained without considering the trajectory of B. If a large number of such balls is introduced, then the problem rapidly becomes unsolvable. The difficulty rises from the coupled character of the problem. One speaks of a ''many-body problem``.
 
61
  Second, consider the introduction of a second ball (B). If the balls do not interact, the system is still easily solved as ball A and B can be analysed separately. What happens if the balls are linked through a spring? In this case, the problem is said to be coupled; trajectory of A can not be obtained without considering the trajectory of B. If a large number of such balls is introduced, then the problem rapidly becomes unsolvable. The difficulty rises from the coupled character of the problem. One speaks of a ``many-body problem''.
62
62
 
63
63
  Last, imagine that atop of the interactions occurring between the balls, the field in which they evolve depends on their position. The complexity of such a system can be compared to what the Schrödinger equation describes with the Hamiltonian of \eqref{eq:completeHamiltonian}. The problem is composed of to different kinds of particles which interact at all levels. These interactions are described by the different operators constituting the Hamiltonian.
64
64
  
460
460
        \label{eq:ConstraintsFunctionals}
461
461
      \end{equation}
462
462
The idea is to impose constraints to the integrand in that it must satisfy some properties of the true functional. Examples of constraints may be asymptotic behaviour of the exchange-correlation energy or of its potential, upper and lower bounds on the energy, etc. 
463
 
    \item[Modeling the exchange-correlation hole] directly from equation \eqref{eq:XCExactEquation}. A wide range of models can be applied, using truncated Taylor series is an example. These functionals may be fully non-empirical or contain several parameters that are fitted.  
 
463
    \item[Modeling the exchange-correlation hole] directly from equation \eqref{eq:XCExactExpression}. A wide range of models can be applied, using truncated Taylor series is an example. These functionals may be fully non-empirical or contain several parameters that are fitted.  
464
464
    \item[Empirical fits] of chosen analytic forms of $E_{xc}[n]$ can be used to build XC functionals. Care must be taken when using such functionals as the fit is performed for specific systems.
465
465
    \item[Mixing exact and approximate exchange] is the last strategy identified by \textcite{Scuseria2005}. These hybrid functionals have the form
466
466
      \begin{equation}