DFT es una técnica de modelado químico cuántico que toma en consideración la configuración electrónica del estado fundamental para comprender los sistemas corporales complejos.
Aplicaciones:
En general, la teoría funcional de la densidad encuentra una aplicación cada vez más amplia en las ciencias químicas y de los materiales para la interpretación y predicción del comportamiento de sistemas complejos a escala atómica. Específicamente, los métodos computacionales DFT se aplican para el estudio de sistemas que exhiben una alta sensibilidad a los parámetros de síntesis y procesamiento. En tales sistemas, los estudios experimentales a menudo se ven obstaculizados por resultados inconsistentes y condiciones de no equilibrio. Los ejemplos de aplicaciones DFT contemporáneas incluyen el estudio de los efectos de los dopantes sobre el comportamiento de transformación de fase en óxidos, el comportamiento magnético en materiales semiconductores magnéticos diluidos y el estudio del comportamiento magnético y electrónico en ferroeléctricos y semiconductores magnéticos diluidos. [16] [17]
En la práctica, la teoría de Kohn-Sham se puede aplicar de varias maneras distintas según lo que se esté investigando. En los cálculos de estado sólido, las aproximaciones de densidad local todavía se usan comúnmente junto con conjuntos de bases de ondas planas, ya que un enfoque de gas electrónico es más apropiado para electrones deslocalizados a través de un sólido infinito. Sin embargo, en los cálculos moleculares se necesitan funciones más sofisticadas y se ha desarrollado una gran variedad de funciones de correlación de intercambio para aplicaciones químicas. Algunos de estos son inconsistentes con la aproximación uniforme del gas de electrones, sin embargo, deben reducirse a LDA en el límite de gas de electrones. Entre los físicos, probablemente el funcional más utilizado es el modelo de intercambio revisado Perdew – Burke – Ernzerhof (una parametrización directa de gradiente generalizado del gas de electrones libre sin parámetros libres); sin embargo, esto no es suficientemente calorimétricamente exacto para los cálculos moleculares en fase gaseosa. En la comunidad química, un funcional popular se conoce como BLYP (del nombre Becke para la parte de intercambio y Lee, Yang y Parr para la parte de correlación). Aún más ampliamente utilizado es B3LYP, que es un híbrido funcional en el que la energía de intercambio, en este caso del intercambio funcional de Becke, se combina con la energía exacta de la teoría de Hartree-Fock. Junto con el intercambio de componentes y las funciones de correlación, tres parámetros definen el funcional híbrido, especificando cuánto del intercambio exacto se mezcla. Los parámetros ajustables en los funcionales híbridos generalmente se ajustan a un “conjunto de entrenamiento” de moléculas. Desafortunadamente, aunque los resultados obtenidos con estos funcionales suelen ser lo suficientemente precisos para la mayoría de las aplicaciones, no existe una forma sistemática de mejorarlos (en contraste con algunos de los métodos tradicionales basados en la función de onda como la interacción de configuración o la teoría de agrupamiento acoplado). Por lo tanto, en el enfoque actual de DFT no es posible estimar el error de los cálculos sin compararlos con otros métodos o experimentos.
Cita: Wikipedia para detalles Teoría funcional de la densidad
Modelado Molecular:
El modelado molecular abarca todos los métodos teóricos y las técnicas computacionales utilizadas para modelar o imitar el comportamiento de las moléculas. Las técnicas se utilizan en los campos de la química computacional, el diseño de fármacos, la biología computacional y la ciencia de los materiales para estudiar sistemas moleculares que van desde pequeños sistemas químicos hasta grandes moléculas biológicas y conjuntos de materiales. Los cálculos más simples pueden realizarse a mano, pero inevitablemente se requieren computadoras para realizar el modelado molecular de cualquier sistema de tamaño razonable. La característica común de las técnicas de modelado molecular es la descripción a nivel atomístico de los sistemas moleculares. Esto puede incluir tratar a los átomos como la unidad individual más pequeña (el enfoque de la mecánica molecular) o modelar explícitamente los electrones de cada átomo (el enfoque de la química cuántica).
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En resumen, DFT es otro método de modelado molecular en la perspectiva de la mecánica cuántica / química.
