Các nhà khoa học Mỹ mang độ chính xác ở cấp độ lượng tử vào mô hình phân tử

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Michigan đã phát triển một phương pháp mới đáng kể nâng cao độ chính xác của mô hình phân tử bằng cách cải tiến lý thuyết hàm mật độ (DFT), một phương pháp mô phỏng hóa học lượng tử được sử dụng rộng rãi. DFT đơn giản hóa các phép tính lượng tử bằng cách tập trung vào mật độ electron thay vì theo dõi từng electron, cho phép mô phỏng các hệ thống lớn với hàng trăm nguyên tử. Tuy nhiên, độ chính xác của nó bị giới hạn bởi việc cần phải xấp xỉ hàm trao đổi-tương quan (XC), yếu tố điều khiển sự tương tác giữa các electron. Nhóm nghiên cứu tại Đại học Michigan, được hỗ trợ bởi Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, đã sử dụng lý thuyết nhiều thể lượng tử kết hợp với học máy để xác định một hàm XC chính xác hơn, mang tính phổ quát và có thể áp dụng rộng rãi cho các phân tử, kim loại và chất bán dẫn. Đột phá này giải quyết một thách thức lâu dài trong hóa học lượng tử bằng cách tiến gần hơn đến dạng chính xác của hàm XC, vốn vẫn chưa được biết đến mặc dù vai trò quan trọng của nó trong việc xác định liên kết hóa học, tính phản ứng và hành vi điện tử. Hàm cải tiến này không phụ thuộc vào vật liệu, làm cho nó có giá trị trong nhiều ứng dụng đa dạng như phát triển pin, thiết kế thuốc và công nghệ lượng tử.