随着计算科学的快速发展, 基于Kohn-Sham密度泛函理论的第一性原理计算, 由于其高精度和广泛适用性, 在预测和理解材料性质方面发挥了重要作用。但传统Kohn-Sham密度泛函理论在处理大规模体系时面临计算量急剧增加的挑战, 限制了模拟体系的尺度。基于无轨道密度泛函理论和子系统密度泛函理论的线性标度方法是解决该问题的有效途径。无轨道密度泛函理论直接利用电子密度进行计算, 从而省去了处理波函数的复杂性。子系统密度泛函理论将复杂体系划分为多个较小的子系统, 从而显著降低计算复杂度。此外机器学习电子结构方法, 以及基于密度泛函理论发展的QM/MM方法, 也为多尺度计算提供了方向。本报告将介绍近年来我们在密度泛函理论、机器学习电子结构方法以及QM/MM等方面发展的计算方法与软件, 为基于第一性原理的多尺度计算模拟提供了方案。

邵学成, 吉林大学物理学院教授。2019年6月在吉林大学物理学院获得理学博士学位, 博士毕业后在美国罗格斯大学从事博士后研究。2024年7月加入吉林大学物理学院。2024年入选国家级青年拔尖人才计划。曾获得威利(Wiley)计算机化学杰出博士后奖, 和美国分子科学软件研究院(MolSSI)软件学者奖。主要研究方向是物质结构预测方法和软件的发展, 以及第一性原理计算方法与软件的研发。以第一作者或共同通讯作者在 Nat. Commun., Phys. Rev. B 和 J. Chem. Theory Comput. 等国际学术期刊发表 SCI 论文 20 余篇。