【摘要】 在过去的几十年里，密度泛函理论(DFT)在多电子系统中的应用取得了巨大的发展，现在已经成为物理学家、化学家和材料科学家事实上的模拟工具。

在过去的几十年里，密度泛函理论(DFT)在多电子系统中的应用取得了巨大的发展，现在已经成为物理学家、化学家和材料科学家事实上的模拟工具。DFT的中心概念是能量以及量子系统的所有物理性质，完全由基态ρ(r)的电子电荷密度和位置矢量r决定。典型DFT计算中的大部分计算成本与通过迭代算法确定ρ以达到自洽电荷密度有关。对于最常用的交换相关泛函，如局部密度近似(LDA)和perdu - burke - ernzerhof (PBE)的半局部泛函，聚合电荷密度可以用作更昂贵的计算的起点，例如获得详细的带结构或计算材料的光学响应。

除了在标准DFT计算中的核心作用外，电荷密度本身对于许多材料性质的分析也很有用。电荷密度的临界点(即梯度为零的地方)通常用作原子邻域之间的边界。反过来，这允许系统地将电荷分配给特定的原子，以及确定相邻对之间的成键特性。在能源材料领域，电荷密度可以作为研究锂在固态材料中的迁移特性的有效电位，因为低电荷密度提供了晶格中“自由”空间的度量标准。因此，电荷密度的局部最小值可以作为插入阳离子位置的初步猜测。

由于大量的计算资源专门用于计算电子电荷密度，以及它们的应用领域不断增长，特别是对于数据密集型机器学习模型的训练，迫切需要一个大规模的电荷密度独立于表示的数据库。Shen等人[1]的工作旨在成为第一组公开可用的周期系统的电荷密度数据，而不受结构族的限制。数据和API将作为材料项目生态系统的一部分进行维护并介绍的工作详细介绍了如何计算我们数据库中的电荷密度以及如何访问它们。此外，提供了一个用于查询和后处理电荷密度数据的高级API。在其他功能中，API将允许用户以用户选择的表示/视图获取现有原子结构和查询相同材料的电荷密度。

[1] Shen J X, Munro J M, Horton M K, et al. A representation-independent electronic charge density database for crystalline materials[J]. 2021.

 

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