Development and implementation of modern density functional methods for property calculations

• Applicant: Professor Dr. Martin Kaupp
• Subject Area: Theoretical Chemistry: Electronic Structure, Dynamics, Simulation
• Term: from 2003 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5412644

Existing density functional methods will be improved, and new methods will be developed and implemented into the quantum chemical program package ReSpect. The major focus is the accurate and efficient calculation of magnetic properties of manyelectron systems, but the methods should be applicable also to many other problems. The main developments planned are: (a) implementation of Görlings local Hartree-Fock method for exact exchange, its combination with GGA and meta-GGA exchangecorrelation functionals to the first true hybrid functionals, and subsequent validation for calculations of magnetic properties; (b) first self-consistent implementation of the BeckeRoussel meta-GGA functional and of a current density functional based on it, and its validation in magnetic resonance parameter calculations; (c) first steps in deriving model exchange-correlation potentials based on accurate spin density distributions. 1.8 Zusammenfassung Existierende Dichtefunktionalmethoden sollen verbessert werden. Neue Methoden werden entwickelt und in das Programmpaket ReSpect implementiert. Die Hauptaufmerksamkeit liegt auf der effizienten Berechnung magnetischer Eigenschaften von Vielelektronensystemen, aber die Methoden sollen auch auf andere Fragestellungen anwendbar sein. Die geplanten Hauptrichtungen der Entwicklung sind: (a) Implementierung von Görlings lokaler Hartree-Fock-Methode für exakten Austausch, die Kombination des Ansatzes mit GGA- und meta-GGA-Funktionalen zu den erstenechten Hybridfunktionalen sowie nachfolgende Validierung der neuen Methoden für die Berechnung magnetischer Eigenschaften. (b) Die erste selbstkonsistentee Implementierung des Becke-Roussel meta-GGA-Funktionals und eines darauf basierenden Stromdichtefunktionals, mit Validierung für die Berechnung von Parametern der magnetischen Resonanz. (c) Erste Schritte bei der Ableitung von Modell-Austausch-Korrelations-Potentialen basierend auf genauen Spindichteverteilungen.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1145: Modern and universal first-principles methods for many-electron systems in chemistry and physics
• International Connection: Slovakia
• Participating Person: Professor Dr. V. G. Malkin