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The implementation of the full configuration interaction method
Zoran Sukurma
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physik
Betreuer*in
Georg Kresse
DOI
10.25365/thesis.56624
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-10450.98678.390164-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In den letzten Jahren spielt die Untersuchung von Verunreinigungen in Feststoffen
sowie das Studium von starken Korrelationseffekten, die in solchen Systemen
auftreten, eine große Rolle in den rechnergestützten Materialwissenschaften. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Methode der vollständigne Konfigurationsinteraktion (FCI) und deren Implementierung. Die Methode der
vollständigen Konfigurationsinteraktion ist wahrscheinlich die interessanteste
korrelationskonsistente Methode, da sie innerhalb eines gegebenen Basissatzes exakt ist. Obwohl konzeptionell eine eher einfache Methode, skaliert FCI exponentiell mit der Anzahl der Orbitale und der Anzahl der Elektronen. Diese Einschränkung verhinderte die Weiterentwicklung der vollständigen Konfigurationsinteraktion, bis die vollständige Konfigurationsinteraktions quantum Monte Carlo-Methode (FCIQMC) erschien. FCIQMC hat die Berechnungen der CI-Wellenfunktion für wesentlich größere Systeme ermöglicht, als es mit Standardmethoden auf Grundlage von iterativen Diagonalisierungsverfahren möglich war. Die Implementierung beider Methoden steht im Mittelpunkt dieser Arbeit. Voraussetzung für die CI-Berechnung ist die Implementierung von Ein- und Zweielektronenintegralen in der Gaußschen Basis sowie die Implementierung der Hartree-Fock Methode. Schlußendlich sollen die implementierten Methoden so angepasst werden, dass sie direkt in VASP verwendet werden können. Hier wird der Code für Molekularsysteme sowie auf einfache Feststoffe angewendet. Man hofft, dass der Code in Zukunft als Impurity solver in DMFT und DMET Methoden verwendet werden kann.
Abstract
(Englisch)
In recent years, the investigation of impurities in solids and strong correlation effects that appear in such systems are of great interest in computational material science. Therefore, this work focuses on the full configuration interaction method (FCI) and its implementation. The full configuration interaction method is probably the most interesting correlation consistent method, because it is exact within a given basis set. Although conceptually a rather simple method, FCI scales exponentially with the number of orbitals and number of electrons. This limitation thwarted the further developments of full configuration interaction until the full configuration quantum Monte Carlo method appeared (FCIQMC). FCIQMC has enabled calculations of the CI wave function on substantially larger systems than it was possible with standard methods based on iterative diagonalization procedures. The implementation of both full configuration interaction methods will be the main focus of this work. The prerequisite for CI calculation is the implementation of one- and two-electron integrals over Gaussian basis and the Hartree-Fock method. In the end, the implemented methods will be adjusted to be used with VASP directly. The code will be applied for standard molecular systems and one application in solids will be presented. One hopes that in the future the code will be used as impurity solver in dynamical mean field theory (DMFT) or density matrix embedding theory (DMET).
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Full configuration interaction Hartree-Fock approximation Gaussian basis set one-electron integrals two-electron integrals MP2 perturbation theory Davidson algorithm
Schlagwörter
(Deutsch)
Die Methode der vollständigen Konfigurationsinteraktion Hartee-Fock Methode Ein-Elektron Integrale Zwei-Elektron Integrale MP2 Störungstheorie Davidson Diagonalizierungsverfahren
Autor*innen
Zoran Sukurma
Haupttitel (Englisch)
The implementation of the full configuration interaction method
Paralleltitel (Deutsch)
Die Implementierung der Methode der vollständigen Konfigurationsinteraktion
Publikationsjahr
2019
Umfangsangabe
vi, 109 Seiten : Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Georg Kresse
Klassifikationen
33 Physik > 33.23 Quantenphysik ,
35 Chemie > 35.11 Quantenchemie, chemische Bindung
AC Nummer
AC15450867
Utheses ID
50017
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |