多体微扰理论

基于分子轨域理论的高级量子化学计算方法

多体微扰理论是一种基于分子轨域理论的高级量子化学计算方法。这种方法以Hartree-Fock方程的自洽场解为基础，应用微扰理论，获得考虑了相关能的多电子体系近似解，其计算精度与组态相互作用方法的DCI接近，但计算量远小于DCI，是应用比较广泛的高级量子化学计算方法。

简介

历史

多体微扰理论是由量子化学家Møller和Plesset在1934年提出的，所以这一方法也经常以二人的名字所写MP表示，MPn表示的是多体微扰n级近似。

分子轨道

分子轨道（英语：Molecularorbital,MO）是化学中用以描述分子中电子的波动特性的函数。这个函数可以计算出化学和物理性质，例如在任意一个特定区域找到电子的概率。“轨道”一词由罗伯特·桑德森·马利肯于1932年提出，为“单电子轨道波函数”（one-electron orbital wave function）的简称。从基本层面上来说，它用于描述该函数具有显著振幅的空间区域。分子轨道通常由分子中的个别原子提供的原子轨道、杂化轨道，或者其他原子团的分子轨道结合而成。这些可以由哈特里－福克方程或自洽场方法（SCF）量化计算。

分子轨道可以用来表示分子中占有该轨道的电子可能出现的区域。分子轨道由原子轨道结合而成，其中原子轨道预测了原子中电子的位置。分子轨道可以具体说明分子的电子排布：一个或一对电子的空间分布和它（们）的能量。分子轨道通常会以原子轨道线性组合（LCAO-MO法）表示，尤其是在进行定性或近似分析的时候。它们的宝贵之处在于对分子键结提供了简单的模型，使之能透过分子轨道理论了解。现今大多数用于计算化学的方法由计算系统的MO开始。分子轨道描述一个电子在原子核产生的电场中的表现，以及与其他电子的平均分布。根据泡利不相容原理，两个电子占据相同轨道时，必须具有相反的自旋。这注定只是一个近似值，能够高度精准描述的分子电子波函数并没有轨道（参：组态相互作用方法）。

哈特里－福克方程

哈特里－福克方程（英语：Hartree–Fock equation），又称为HF方程，是一个应用变分法计算多电子系统波函数的方程，是量子物理、凝聚态物理学、量子化学中最重要的方程之一。HF方程形式上是单电子本征方程，求得的本征态是单电子波函数，即分子轨道。以HF方程为核心的数值计算方法称为“哈特里－福克方法”（Hartree–Fock method）。

基于分子轨道理论的所有量子化学计算方法都是以HF方法为基础的。鉴于分子轨道理论在现代量子化学中的广泛应用，HF方程被视为现代量子化学的基石。

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