Incorporating exact exchange into the density functional

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Die Dichtefunktionaltheorie ist eine Methode der Vielteilchenphysik, in der die Observablen eines Systems allein aus dessen Dichte und ohne Kenntnis der wesentlich komplizierteren Vielteilchenwellenfunktion berechnet werden. Sie ist daher insbesondere geeignet zur Beschreibung von Systemen mit einer großen Anzahl Elektronen, z.B. großer Moleküle und Cluster. Damit eröffnet die Theorie die Perspektive, sowohl die fundamentalen Effekte zu verstehen, die den Aufbau und die Eigenschaften von Materialien bestimmen, als auch technologisch relevante Prozesse theoretisch vorherzusagen, z.B. die Katalyse chemischer Reaktionen und optische Eigenschaften. Die quantenmechanischen Vielteilcheneffekte werden in der Dichtefunktionaltheorie durch das Austausch-Korrelationsfunktional berücksichtigt, von dem die Genauigkeit und Vorhersagekraft von Dichtefunktionalrechnungen entscheidend abhängen. Im beantragten Projekt soll eine systematische Verbesserung dieses Funktionals auf Grundlage der exakten Austauschenergie erzielt werden. Dazu ist es nötig, ein mit dem exakten Austauschterm kompatibles Korrelationsfunktional zu entwickeln. Der Einfluß des exakten Austauschterms auf die physikalischen Eigenschaften endlicher Elektronensysteme soll exemplarisch am Beispiel von Clustern studiert werden.