材料科學中最重要的課題 如何更準確描述多電子系統其電子結構之基態與激發態

計算材料科學中最重要的課題之一，就是如何更準確描述多電子系統其電子結構之基態與激發態。

在介紹第一原理激發態計算之前，我們先談談密度泛函理論[2]。以密度為參數，來描述量子力學系統，大概可追溯至Thomas-Fermi模型(1927提出)；然而，時下流行的第一原理計算，所依據之密度泛函理論，卻是濫觴於Hohenberg及Kohn于1964所提出之理論：多電子系統中的所有性質，都可視為系統基態電子密度函數61554;0(r)的函數(或稱為泛函)。至於這個抽象的函數確切形式，則是由Kohn與Sham在1965年才決定。Kohn-Sham方法是利用等效之獨立電子系統(具備等效位勢effective potential)，來取代原多體問題；而其中攸關電子間之多體效應，則以交換相干(exchange-correlation)泛函來描述。