第一性原理计算介绍

众所周知，物理(体积)性质的第一性原理计算非常广泛，并在最近几年取得了突破。量子力学是现代物理学的基础，其矩阵力学形式最早由海森伯格提出。量子力学最流行的表达形式是薛定谔(S)方程，它是一种描述粒子的波函数及其运动的方程。对于一个给定的系统，所有的信息都包含在波函数中。在计算方程时，将由原子组成的系统视为包含电子和原子核的多粒子系统，通过求解粒子系统的薛定谔方程，可以得到波函数和相应的本征能量。从理论上讲，系统的所有物理性质都可以通过薛定谔方程推导出来。基于量子力学的第一性原理计算可以求解薛定谔方程，在不需要任何经验或半经验参数的情况下，精确地获得材料的电子结构。然而，电子与原子核之间的相互作用很难分离，这就给求解薛定谔方程带来了困难。

以前的研究人员考虑了电子和原子核之间的巨大质量差异，以及粒子上的作用力相同的事实。随后，他们认为原子核可以绝热处理，这可能导致多体波函数中电子和核坐标的分离。

Liu等人对镁合金中典型相强化化合物的第一性原理进行了研究，说明了第一原理方法在做出新预测和指导实验方面的力量。他们对其结构稳定性、力学、电学、热力学和界面性质等方面的研究进行了讨论。结果得到了合金元素在镁合金中的作用，并预测了其主要强化机制。对这些合金相的研究对于了解其他工程材料，如铝、铜等也很重要。

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