报告摘要： 密度泛函理论(DFT)由于兼备计算速度快、精度高的特点，被广泛应用于化学，物理和材料领域的计算模拟。然而，当前的密度泛函方法对于模拟强电子相关体系和一般的电子激发态存在很大的困难。因此，如何在密度泛函理论的基础上建立普适的电子激发态模拟方法是理论化学领域的重大挑战之一。我们提出了一个可以同时模拟多个电子态的变分密度泛函理论，称为多态密度泛函理论(MSDFT)。我们建立了MSDFT的三个基本定理。我们引入MSDFT的基本变量，矩阵密度D(r)。MSDFT的第一定理表明，体系的能量最低的N个本征态构建的哈密顿矩阵与它的矩阵密度之间存在一一对应的关系，因此是D(r)的矩阵泛函(matrix functional)，记为H[D]。在此基础上，我们建立了MSDFT的变分原理。该定理表明，关于矩阵密度变分优化子空间的总能量，也就是H[D]的对角元之和，可以同时得到体系最低的N个本征态的能量和电子密度。我们进一步提出，可以引入一个包含相互作用的最小活性空间来表示体系的哈密顿矩阵泛函。在MSDFT基本定理的基础上，我们发现，矩阵泛函需要满足一种基本的对称性，以保证H[D]拥有正确的态相互作用行为。同时，考虑到非相对论哈密顿算符与自旋无关，拥有相同S^2本征值的自旋多重态拥有相同的密度和能量。在考虑基本对称性和自旋对称性的前提下，我们发展了一类近似的矩阵泛函(matrix functional approximation)。这一近似方法可以直接应用当前主流的KS-DFT近似泛函进行激发态计算。我们应用该方法模拟了一组包含35个多原子分子的280个电子激发单重态和三重态，结果的计算精度与CASPT2相当。我们的工作表明基于MSDFT的激发态模拟方法可以兼具密度泛函方法的计算效率和多组态波函数方法的计算精度。
报告人简介：
陆扬懿，2012年获得北京大学理学学士学位。本科期间在清华大学李隽教授指导下进行重元素分子的光电子能谱研究。2013年前往美国俄亥俄州立大学，在仲冬平教授指导下从事光生物酶中的超快反应动力学研究，于2018年获得物理化学博士学位。2018-2021年在俄亥俄州立大学从事博士后研究，并在同期访问上海交通大学超快科学中心，进行超快光生物学相关合作研究。2021年秋加入深圳湾实验室系统与物理生物学研究所，并于2022年获得“启航学者”项目支持。2023年获得唐敖庆理论化学青年奖。研究兴趣包括量子生物学，激发态电子结构方法和量子分子反应动力学理论。
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