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本论文针对包含占据轨道的DFT交换相关泛函进行了理论研究和检验。在论文的第一章,我们概述了DFT交换相关泛函的基本理论,同时指出了目前主流的交换相关泛函的缺点。在第二章,我们系统地阐述了三种包含占据轨道的DFT交换相关泛函的理论,并对他们进行了推导。其中,PSTS泛函以及MCY泛函是作者编码进入Q-Chem程序包的,并且作者改进了B05以及PSTS泛函所使用的交换能密度的计算流程;使得计算交换能密度的速度大大提高。最后,我们系统地比较了这三种包含占据轨道的DFT交换相关泛函在热力学,化学反应势能面等等若干方向上的表现。
测试表明,这三种包含占据轨道的DFT交换相关泛函;B05,PSTS以及MCY在热力学以及化学反应能垒等传统测试领域中表现与流行的B3LYP泛函相当。B05以及PSTS在电离势,电子亲和能等计算中表现除了很大的系统误差,这表明对于这两种基本的泛函模型我们还有进一步改进的空间。在另一方面,我们测试了新的DFT泛函对于静态相关能的描述。对于含有很强静态相关能的体系NO双聚体,只有B05,PSTS以及MCY三个泛函能够得到与实验相符合的结果,而其他的传统的交换相关泛函如B3LYP以及M062X等等都给出了不正确的计算结果。另外,在双原子分子的解离过程中,B05泛函对于He2的阳离子体系给出了正确的解离曲线。这是我们已知的第一次能够用DFT泛函得到的正确的分子解离过程。