Teoria do funcional da densidade

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Teoria do funcional da densidade (DFT, do inglês Density Functional Theory) é uma teoria mecânico quântica usada em química quântica e física de sólidos para resolver sistemas de muitos corpos, por exemplo, cálculos da energia de ionização e análise da teoria de bandas.[1]

Com esta teoria, as propriedades de um sistema de muitos elétrons podem ser determinadas usando-se funcionais, i.e. funções de outra função, a qual neste caso é a espacialmente dependente densidade eletrônica. Por isso o nome teoria do funcional da densidade advém do uso de funcionais da densidade eletrônica. DFT está entre os mais populares e versáteis métodos disponíveis em física da matéria condensada, física computacional, e química computacional.

DFT tem sido muito popular para cálculos em física do estado sólido desde os anos 1970. Em muitos casos os resultados de cálculos em DFT para sistemas de estado sólido concordam satisfatoriamente com dados experimentais. Além disto, os custos computacionais são relativamente baixos quando comparados a métodos tradicionais os quais são baseados sobre as complicados funções de onda de muitos elétrons, tais como a teoria de Hartree-Fock e suas descendentes. Contudo, DFT não foi considerado um método preciso o suficiente para cálculos em química quântica até os anos 1990, quando as aproximações usados na teoria foram grandemente refinadas para obter modelagens de trocas e correlações de interações. DFT é agora um método guia para cálculos de estruturas eletrônicas em química e física do estado sólido.

Apesar das melhorias em DFT, existem ainda dificuldades em usar a teoria do funcional da densidade para adequadamente descrever interações intermoleculares, especialmente (a dispersão de) forças de van der Waals; excitações de transferência de cargas; estados de transição; energia potencial global de superfícies e alguns outros sistemas fortemente correlacionados; e em seus cálculos do gap de energia em semicondutores. Este pobre tratamento da dispersão torna a DFT imprópria (pelo menos quando usada sozinha) para tratamento de sistemas os quais são dominados por dispersão (e.g., átomos de gás nobre interagindo) ou onde a dispersão compete significativamente com outros efeitos (e.g. em biomoléculas). O desenvolvimento de novos métodos em DFT projetados para ultrapassar este problema, por alterações do funcional ou pela inclusão de termos adicionais, é um tópico de pesquisa atual.

Referências

  1. Marius Lemm, Sommerseminar der Studienstiftung, Salem 2008, Grundlagen der Dichtefunktionaltheorie [em linha]

Pesquisas inéditas[editar | editar código-fonte]


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