S - матрица перекрывания, F - матрица Фока, X - диагонализированная матрица S, H - матрица гамильтониана ядра, C - матрица коэффициентов.

In [7]:
from hfscf import *
In [13]:
def SCF (r = 1.4632, Z=[1,1], b1 = GTO["H"], b2 = GTO["H"], b = 3, vbs=True):
    R = [0, r]
    if vbs: print("Генерация матрицы перекрывания S.")
    s_scf = S(R, b1, b2, b)
    if vbs: print("Генерация гамильтониана H.")
    h_scf = H(R, Z, b1, b2, b)
                            
    # Диагонализация матрицы S и поиск матрицы X.
    if vbs: print("Диагонализация матрицы S и поиск матрицы X.")
    X = diagon(m=s_scf)
    Xa = X.getH()
    
    # Получение матрицы расчетной плотности P.
    if vbs: print("Получение матрицы расчетной плотности P.")
    p_scf = np.matrix([[0,0],[0,0]], dtype=np.float64)  # Referencia (7) p. 148

    # Начало итерационного процесса
    if vbs: print("Начало обсчета SCF.")
    for iteracion in range(50):
        print("\n Начало итерации " + str(iteracion + 1) + ".\n")
        # Конструирование матрицы Фока 
        # F = H + G
        if vbs: print("Генерация матрицы Фока: вычисление интегралов для двух электронов.")
        g_scf = G(r, p_scf, b1, b2, b)
        f_scf = h_scf + g_scf # Referencia (7) p. 141 eq. (3.154)
 
        # Генерация матрицы F'
        # F' = X_adj * F * X
        if vbs: print("Смена базиса F.")
        f_tra = Xa * f_scf * X
        
        # Диагонализация F' и генерация C'
        if vbs: print("Диагонализация F' и генерация C'.")
        c_tra = diagon2(m=f_tra)
 
        # Конструирование матрицы C
        # C = X * C'
        if vbs: print("Получение матрицы коэффициентов C.")
        c_scf = X * c_tra
        
        # Конструирование матрицы Р на основе матрицы С
        if vbs: 
            print("Расчет матрицы расчетной плотности P.")
        p_temp = P(C=c_scf)
        
         # Рассчет энергии молекул
        E_elec = ener_elec(p_temp, h_scf, f_scf)
        E_tot = ener_tot(r, Z, E_elec) 
        print('Электронная энергия молекулы ', E_elec)
        print('Полная энергия молекулы ', E_tot)
        
        # Построение графиков 
        orbital(c_tra, r, b1, b2, b)
        orbital2D(c_scf, X, f_scf, r, b1, b2, b)
        
        print("\n Завершение итерации " + str(iteracion + 1) + ".\n")
     
        # Проверка сходимости
        if np.linalg.norm(p_temp - p_scf) < 1E-4:
            print("\n\n-->Самосогласованное поле сошлось.")
            return {"S":s_scf,"H":h_scf,"X": X,"F":f_scf,"C":c_scf,"P":p_temp, "EE":E_elec, "ES":E_tot}
        else:
            p_scf = p_temp
    print("\n\n-->Самосогласованное поле не сошлось")
    return {"S":s_scf,"H":h_scf,"X": X,"F":f_scf,"C":c_scf,"P":p_temp, "EE":E_elec, "ES":E_tot}
In [14]:
SCF()
Генерация матрицы перекрывания S.
Генерация гамильтониана H.
Диагонализация матрицы S и поиск матрицы X.
Получение матрицы расчетной плотности P.
Начало обсчета SCF.

 Начало итерации 1.

Генерация матрицы Фока: вычисление интегралов для двух электронов.
Смена базиса F.
Диагонализация F' и генерация C'.
Получение матрицы коэффициентов C.
Расчет матрицы расчетной плотности P.
Электронная энергия молекулы  -1.72842063181647
Полная энергия молекулы  -1.0449870615594992
 Завершение итерации 1.


 Начало итерации 2.

Генерация матрицы Фока: вычисление интегралов для двух электронов.
Смена базиса F.
Диагонализация F' и генерация C'.
Получение матрицы коэффициентов C.
Расчет матрицы расчетной плотности P.
Электронная энергия молекулы  -1.565429982099157
Полная энергия молекулы  -0.881996411842186
 Завершение итерации 2.


 Начало итерации 3.

Генерация матрицы Фока: вычисление интегралов для двух электронов.
Смена базиса F.
Диагонализация F' и генерация C'.
Получение матрицы коэффициентов C.
Расчет матрицы расчетной плотности P.
Электронная энергия молекулы  -1.795075334555484
Полная энергия молекулы  -1.111641764298513
 Завершение итерации 3.


 Начало итерации 4.

Генерация матрицы Фока: вычисление интегралов для двух электронов.
Смена базиса F.
Диагонализация F' и генерация C'.
Получение матрицы коэффициентов C.
Расчет матрицы расчетной плотности P.
Электронная энергия молекулы  -1.7974292055137375
Полная энергия молекулы  -1.1139956352567664
 Завершение итерации 4.


 Начало итерации 5.

Генерация матрицы Фока: вычисление интегралов для двух электронов.
Смена базиса F.
Диагонализация F' и генерация C'.
Получение матрицы коэффициентов C.
Расчет матрицы расчетной плотности P.
Электронная энергия молекулы  -1.7974483974402236
Полная энергия молекулы  -1.1140148271832526
 Завершение итерации 5.


 Начало итерации 6.

Генерация матрицы Фока: вычисление интегралов для двух электронов.
Смена базиса F.
Диагонализация F' и генерация C'.
Получение матрицы коэффициентов C.
Расчет матрицы расчетной плотности P.
Электронная энергия молекулы  -1.7974485535391342
Полная энергия молекулы  -1.1140149832821633
 Завершение итерации 6.


 Начало итерации 7.

Генерация матрицы Фока: вычисление интегралов для двух электронов.
Смена базиса F.
Диагонализация F' и генерация C'.
Получение матрицы коэффициентов C.
Расчет матрицы расчетной плотности P.
Электронная энергия молекулы  -1.7974485548087507
Полная энергия молекулы  -1.1140149845517797
 Завершение итерации 7.



-->Самосогласованное поле сошлось.
Out[14]:
{'S': matrix([[0.99999999, 0.63749012],
         [0.63749012, 0.99999999]]),
 'H': matrix([[-1.09920375, -0.91954841],
         [-0.91954841, -1.09920375]]),
 'X': matrix([[ 0.55258063,  1.17442445],
         [ 0.55258063, -1.17442445]]),
 'F': matrix([[-0.34684107, -0.57771139],
         [-0.57771139, -0.34684028]]),
 'C': matrix([[ 0.55258114, -1.17442421],
         [ 0.55258013,  1.17442468]]),
 'P': matrix([[0.61069182, 0.61069071],
         [0.61069071, 0.6106896 ]]),
 'EE': -1.7974485548087507,
 'ES': -1.1140149845517797}
In [ ]: