Metodo ab initio

I metodi ab initio sono utilizzati in chimica e fisica quantistica per risolvere l'equazione di Schrödinger senza introdurre alcun parametro determinato da misure sperimentali (metodologia invece tipica dei metodi semi-empirici) ma tramite l'uso di metodi e approssimazioni matematiche.

I più semplici calcoli ab initio si basano sul metodo Tight Binding (TB), molto versatile e del quale esistono diverse varianti empiriche e semi-empiriche, e sul metodo di Hartree-Fock (HF); mentre il primo è particolarmente utile nel calcolo della struttura elettronica di conduttori e semiconduttori, il secondo rappresenta il più classico approccio utilizzato in ambito computazionale per determinare varie proprietà chimiche e chimico-fisiche di svariati sistemi chimici. I metodi post-Hartree-Fock sono stati introdotti per superare il limite, che peraltro rappresenta la principale semplificazione teorica, della teoria Hartree-Fock che consiste nel trascurare le singole interazioni elettroniche e tenere conto piuttosto dell'effetto totale medio di tali interazioni. Il metodo Coupled-Cluster (CC), l'interazione di configurazione (CI) e l'approccio della teoria perturbativa di Møller-Plesset (MPn) sono esempi di metodi post-Hartree-Fock che introducono fattori correttivi elettronici. Il metodo MCSCF utilizza più di un determinante e permette di trattare in modo adeguato le proprietà chimiche legate alla rottura del legame. Il Monte Carlo quantistico sfrutta simulazioni statistiche tramite algoritmi che utilizzano il metodo Monte Carlo.

Metodi ab initio

• Metodo Tight Binding (TB)
• Metodo di Hartree-Fock (HF)
• Metodi post-HF
  • Interazione di configurazione (CI)
  • Metodo MCSCF
  • Teoria perturbativa di Møller-Plesset (MPn)
  • Metodo Coupled Cluster (CC)
  • Teoria del funzionale della densità (DFT)
  • Monte Carlo quantistico
  • Metodo Car-Parrinello

I metodi ab initio, in relazione alle differenti varianti, hanno il considerevole vantaggio di riuscire a risolvere l'equazione di Schrödinger in modo semplice ottenendo una buona convergenza. Di contro tale convergenza tende a discostarsi dalla soluzione reale quando l'insieme delle combinazioni di base tende ad aumentare considerevolmente. Inoltre i programmi che utilizzano questi metodi richiedono computer di una certa potenza e impiegano una certa quantità di tempo in relazione alla complessità del sistema chimico studiato.