Reduced density matrices: development and chemical applications

Abstract

In this thesis, we focused on the alternative methodologies that are based on the reconstruction of density matrices. While in DFT several benchmarks can be found in the literature, for the rest of alternative methodologies there were not any comprehensive benchmarks where the quality of the approximated reduce density matrices (RDMs) were analyzed. Thus, in this thesis, we have performed an exhaustive benchmark for the approximations available in the literature that reconstruct the 2- and 3-order RDMs.

RDMs provide access to physical magnitudes as the intracule probability density (IPD). Actually, the radial IPD can be measured experimentally from X-Ray scattering; hence we focused on a deep understanding of this magnitude and, to that end, we analyzed the evolution of the radial IPD in isolated atoms and in the bond formation process. Finally, since RDMs also provide means to evaluate the bond order, we characterized the so-called harpoon mechanism

En esta tesis, nos enfocamos en metodologías alternativas que se basan en la reconstrucción de

matrices de densidad. Mientras que en DFT varias calibraciones se pueden encontrar en la literatura, para el resto de metodologías alternativas no hay ninguna calibración donde la calidad de la matrices sea analizada. Por lo tanto, en esta tesis, desarrollamos una calibración exhaustiva para las aproximaciones disponibles en la literatura que reconstruyen matrices de orden 2 y 3.

Las matrices densidad proporcionan acceso a magnitudes físicas como la densidad de probabilidad intracular (IPD). Nos centramos en una comprensión profunda de esta magnitud y, para ese fin, analizamos la evolución del IPD radial en átomos aislados y en el proceso de formación de enlaces. Finalmente, desde las matrices densidad también podemos evaluar el orden de los enlaces, y lo usamos para caracterizar el llamado mecanismo de arpón