Lý thuyết Hàm Mật độ (DFT) là một phương pháp tính toán trong cơ học lượng tử được sử dụng để mô phỏng và nghiên cứu vật liệu ở cấp độ nguyên tử, phân tử. Nền tảng của phương pháp này dựa trên một ý tưởng thông minh đó là thay tìm hiểu tính chất của vật liệu thông qua việc phải giải phương trình Schrödinger rất phức tạp, một phương trình phụ thuộc vào 3N biến, với N là số electron của nguyên tử và vị trí được biểu diễn bởi 3 tọa độ, DFT sẽ tìm hiểu tính chất vật liệu thông qua một biến đơn giản là mật độ electron. Mật độ electron, ρ(r), chỉ là một hàm của ba biến không gian, giúp giảm đáng kể độ phức tạp của bài toán. Nhờ đó, DFT biến một bài toán bất khả thi thành một bài toán có thể giải quyết được thông qua hệ thống máy tính hiện đại, từ đó tiên đoán tính chất vật liệu với độ chính xác cao. Vì những đóng to lớn này, Walter Kohn và John Pople đã được trao giải Nobel Hóa học năm 1998.

DFT giống như một "phòng thí nghiệm ảo" giúp tiết kiệm thời gian và chi phí. Phòng thí nghiệm này giúp con người dự đoán được tính chất vật liệu trong điều kiện được mô phỏng trước cả khi tiến hành thực nghiệm. Sức mạnh của DFT có ứng dụng rộng trong rất nhiều lĩnh vực như công nghệ chế tạo pin, chế tạo hợp kim, vật liệu 2 chiều, vật liệu xúc tác hóa học, …. Vì lý do đó, DFT đã trở thành một trụ cột trong nghiên cứu và phát triển, thúc đẩy sự đổi mới trong hầu hết các lĩnh vực công nghệ cao.

Hiện tại, nhóm nghiên cứu của chúng tôi sử dụng DFT để mô phỏng tính toán và nghiên cứu tính chất cấu trúc nguyên tử và cấu trúc điện tử của các vật liệu từ và bán dẫn, vật liệu bán dẫn từ loãng, những vật liệu này là nền tảng của công nghệ hiện đại. Vật liệu từ được ứng dụng trong lưu trữ dữ liệu còn vật liệu bán dẫn là nền tảng của thiết bị điện tử như chip máy tính và pin mặt trời. Vật liệu bán dẫn từ pha loãng được tích hợp tính chất của cả hai loại vật liệu từ và bán dẫn, vật liệu này có mở ra một tiềm năng ứng trong tương lai.

Nhóm nghiên cứu của chúng tôi hiện nay đang sử dụng Lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) để mô phỏng tính toán chuyên sâu. Mục tiêu chính là khám phá các tính chất cơ bản về cấu trúc nguyên tử và cấu trúc điện tử của vật liệu tiên tiến. Các đối tượng nghiên cứu chính của chúng tôi bao gồm vật liệu từ, vật liệu bán dẫn, và đặc biệt là vật liệu bán dẫn từ pha loãng (DMS). Thông qua phương pháp tính toán từ các nguyên lý đầu tiên này, chúng tôi mong muốn có được cái nhìn sâu sắc về bản chất lượng tử của vật liệu, từ đó định hướng cho các ứng dụng tiềm năng trong tương lai.