La nuova tecnica, chiamata “teoria del funzionale della densità di campo autoconsistente con screening dinamico” (SCF-DFT+DS), riduce il costo computazionale del calcolo della densità elettronica in un materiale fino al 90% rispetto ai metodi convenzionali. Ciò rende possibile eseguire calcoli su sistemi molto più grandi, come quelli presenti nei materiali del mondo reale.
"SCF-DFT+DS rappresenta un passo avanti significativo nel campo della scienza dei materiali", ha affermato la scienziata dell'Argonne Giulia Galli, che ha guidato il gruppo di ricerca. "Ci consentirà di studiare una gamma più ampia di materiali e fenomeni e di progettare nuovi materiali con proprietà migliorate per una varietà di applicazioni."
La tecnica SCF-DFT+DS si basa su una riformulazione delle equazioni della teoria del funzionale della densità (DFT). DFT è un metodo ampiamente utilizzato per calcolare la struttura elettronica dei materiali, ma può essere computazionalmente costoso per i sistemi di grandi dimensioni. La nuova tecnica utilizza una rappresentazione semplificata dell'interazione elettrone-elettrone, che riduce il costo computazionale senza sacrificare la precisione.
Il gruppo di ricerca ha testato la nuova tecnica su diversi sistemi, inclusi semiconduttori, metalli e isolanti. Hanno scoperto che SCF-DFT+DS produceva risultati in eccellente accordo con la DFT convenzionale, ma a una frazione del costo computazionale.
"SCF-DFT+DS è un nuovo potente strumento che aprirà nuove possibilità per la ricerca sui materiali", ha affermato Galli. “Siamo entusiasti di esplorarne il potenziale e di utilizzarlo per progettare nuovi materiali per un futuro più pulito e sostenibile”.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Physical Review Letters.
