Density Functional Theory: Systematic benchmarking of exchange and correlation functionals for the G2 dataset

Abstract

The density functional theory (DFT) used in this thesis is a powerful tool to simulate many-particle systems, however is not exact, the exchange-correlation potential (Exc) represents an approximation of the particle interaction. With the development of latter approximations for Exc, DFT becomes more useful and credible to the scientific world. However, the dispersion of information is becoming disturbing and confuse, so an agglomeration of this information is necessary. The goal of this thesis is to analyse a large quantity of exchangecorrelation functionals and verify which ones gives an ionization energy closer to the experimental values in a set of well defined molecules, called the G2 test set.

A teoria de funcional de densidade (DFT) usada nesta tese é uma poderosa ferramenta para simular sistemas de muitos corpos, no entanto, não é exacta, o potencial de troca e correlação (Exc) representa a aproximação da interação entre partículas. Com o desenvolvimento destas aproximações em Exc, DFT torna-se cada vez mais útil e credível aos olhos do mundo científico. Contudo, a dispersão de informação referente ao tema, começa a tornar-se confusa e perturbante, por isso um aglomerar desta informação é necessária. O objectivo desta tese é analisar a grande quantidade de funcionais de troca e correlação e verificar qual dará uma energia de ionização mais próxima dos valores experimentais num conjunto bem definido de moléculas, chamada de conjunto de testes G2.