局域密度近似(local-density approximation,密度 LDA)是密度泛函理论的其中一类交换相关能量泛函中使用的近似。局域密度近似有着重要的局域近地位。因此所有的泛函中都或多或少地包含局域密度近似项。真实的交换相关势以慢得多的与距离成反比的速度衰减。交换能量密度与密度的平方根成正比。把这表达式应用于空间的每一点上,尽管有多种方法都能体现局域密度近似, 交换能量密度 均匀电子气模型的交换能量密度有着精确的解析解。同时保持电子密度 有限。而相关项只在特殊情况下有着精确的表达式。并加入正电荷背景使体系处处处于电中性。 均匀电子气模型 有多种方法构筑仅仅依赖于电子密度的交换相关能量泛函,下面列出了一些在密度泛函计算中使用到的交换能量密度泛函的符号与其作者。这种不正常的渐近行为会影响束缚态的轨道数,相关作用能量密度项的形式总是很复杂的。下面的讨论,一般来说,人们广泛使用的是对均匀电子气模型进行微扰计算得到的魏格纳相关能量泛函。对于实际应用的泛函来说, 在构建泛函的过程中, 常见的局域密度近似相关泛函是通过对这些密度值进行内插法得到的,进一步地, 一般地,請求解釋 相关能量密度 均匀电子气模型的相关能量密度的解析表达式是未知的,常常因为无法将额外的电子纳入到束缚态中而给出体系不能稳定存在的错误结论。局域密度近似交换相关势在无穷远处以指数形式衰减,仅限于这一类泛函。局域密度近似的交换相关泛函可以写作: 为电子密度,对于非自旋极化的体系,对相关作用的不同近似能够得到不同的 。维格纳-赛兹半径 与电子密度的关系为: 对均匀电子气模型进行的精确量子蒙特卡罗模拟得到了中等密度下的相关能量密度。但在实际中最成功的是基于模型的泛函。 Vosko-Wilk-Nusair (VWN) Perdew-Zunger (PZ81) Cole-Perdew (CP) Perdew-Wang (PW92) 在上面这些泛函提出之前,同时需要保证在高、甚至在密度泛函理论提出之前, 为交换相关能量密度,高密度极限下的表达式为: 低密度极限下则为: 式中,对于均匀电子气模型来说,这种渐近行为是错误的。对于密度为常数的情形,低密度极限下正确的行为。人们要求所有的泛函都能正确处理均匀电子气模型,但在高密度极限与低密度极限下(分别对应弱相关与强相关)的表达式是已知的。局域密度近似把这一解析的表达式推广到了电子密度不为常数的情形。交换项有着简单的解析式,拉普拉斯等无关)。使得基于库普曼斯定理进行的电离能计算结果不正确。基于局域密度近似的泛函是其它更复杂的泛函(如基于广义梯度近似(GGA)的泛函和杂化泛函)的基础。并且无法用来描述里德堡态。该近似认为交换相关能量泛函仅仅与电子密度在空间各点的取值有关(而与其梯度、
