Ab initio (del latín - "desde el principio") - la justificación de cualquier fenómeno a partir de las leyes naturales de la naturaleza sin involucrar suposiciones empíricas adicionales o modelos especiales.
Ab initio en literatura: leer, contar desde el principio; a diferencia de in medias res (que significa "en el medio", comenzar a contar una historia desde un cierto punto intermedio).
Ab initio en física es la solución de un problema a partir de primeros principios fundamentales sin recurrir a suposiciones empíricas adicionales . Por lo general, se implica una solución directa de las ecuaciones de la mecánica cuántica . A pesar del nombre, a menudo se hacen algunas suposiciones y simplificaciones. Tales simplificaciones hacen posible calcular sistemas con una gran cantidad de átomos o átomos con una gran cantidad de electrones. Un ejemplo de tal simplificación es el uso de potenciales PAW.
El término ab initio proviene de la física cuántica y fue utilizado por primera vez por Robert Parr y David Craig cuando estudiaban los estados excitados de la molécula de benceno .
El término en realidad nombra una de las áreas de la física teórica moderna del estado sólido . Significa un conjunto de aproximaciones físicas, procedimientos de cálculo y optimización utilizados para calcular espectros electrónicos y de fonones con el fin de encontrar las características termodinámicas y cinéticas de un material, tales como coeficiente de expansión térmica , conductividad eléctrica y otras. Por ejemplo, para calcular la energía de sublimación por átomo se utiliza la diferencia entre las energías de un átomo en estado cristalino y un átomo aislado colocado en una celda grande (que es similar a un átomo libre). El primero de los principales logros en esta dirección puede considerarse el concepto de un campo autoconsistente y la ecuación de Hartree y sus refinamientos directos, las ecuaciones de Hartree-Fock . Estas ecuaciones, con diversas variaciones, son la base de los métodos computacionales en química cuántica .
Recientemente, los métodos de cálculos ab initio basados en el uso del método funcional de la densidad se han generalizado cada vez más en la física del estado sólido .
La ventaja de los cálculos de primeros principios es la descripción exacta de la interacción atómica, teniendo en cuenta los efectos cuánticos. La desventaja es la imposibilidad de calcular sistemas microscópicos con un número suficientemente grande de partículas, por ejemplo, átomos (casi rara vez más de 100) en un tiempo razonable.
Si organizamos los métodos de modelado modernos utilizados en la física para aumentar el tamaño de los sistemas que se modelan y el tiempo de simulación, entonces la imagen será la siguiente:
De manera similar, en los párrafos 1 - 5, aumenta el número de simplificaciones y aproximaciones, lo que puede afectar la exactitud del resultado.
Al calcular las características del titanio, ABINIT y VASP dan valores similares.