abinit is probably the first electronic-structure package to have been released under an open-source license about 20 years ago. It implements density functional theory, density-functional perturbation theory (DFPT), many-body perturbation theory (GW approximation and Bethe–Salpeter equation), and more specific or advanced formalisms, such as dynamical mean-field theory (DMFT) and the “temperature-dependent effective potential” approach for anharmonic effects. Relying on planewaves for the representation of wavefunctions, density, and other space-dependent quantities, with pseudopotentials or projector-augmented waves (PAWs), it is well suited for the study of periodic materials, although nanostructures and molecules can be treated with the supercell technique. The present article starts with a brief description of the project, a summary of the theories upon which abinit relies, and a list of the associated capabilities. It then focuses on selected capabilities that might not be present in the majority of electronic structure packages either among planewave codes or, in general, treatment of strongly correlated materials using DMFT; materials under finite electric fields; properties at nuclei (electric field gradient, Mössbauer shifts, and orbital magnetization); positron annihilation; Raman intensities and electro-optic effect; and DFPT calculations of response to strain perturbation (elastic constants and piezoelectricity), spatial dispersion (flexoelectricity), electronic mobility, temperature dependence of the gap, and spin-magnetic-field perturbation. The abinit DFPT implementation is very general, including systems with van der Waals interaction or with noncollinear magnetism. Community projects are also described: generation of pseudopotential and PAW datasets, high-throughput calculations (databases of phonon band structure, second-harmonic generation, and GW computations of bandgaps), and the library libpaw. abinit has strong links with many other software projects that are briefly mentioned.

We calculate target-material responses for dark matter–electron scattering at the all-electron level using atom-centered Gaussian basis sets. The all-electron effects enhance the material response at high momentum transfers from dark matter to electrons, q≳O(10αme), compared to calculations using conventional plane wave methods, including those used in ; this enhances the expected event rates at energy transfers E≳10  eV, especially when scattering through heavy mediators. We carefully test a range of systematic uncertainties in the theory calculation, including those arising from the choice of basis set, exchange-correlation functional, number of unit cells in the Bloch sum, k-mesh, and neglect of scatters with very high momentum transfers. We provide state-of-the-art crystal form factors, focusing on silicon and germanium. Our code and results are made publicly available as a new tool, called (“”). Published by the American Physical Society 2024

Abstract Model Hamiltonians are regularly derived from first principles to describe correlated matter. However, the standard methods for this contain a number of largely unexplored approximations. For a strongly correlated impurity model system, here we carefully compare a standard downfolding technique with the best possible ground-truth estimates for charge-neutral excited-state energies and wave functions using state-of-the-art first-principles many-body wave function approaches. To this end, we use the vanadocene molecule and analyze all downfolding aspects, including the Hamiltonian form, target basis, double-counting correction, and Coulomb interaction screening models. We find that the choice of target-space basis functions emerges as a key factor for the quality of the downfolded results, while orbital-dependent double-counting corrections diminish the quality. Background screening of the Coulomb interaction matrix elements primarily affects crystal-field excitations. Our benchmark uncovers the relative importance of each downfolding step and offers insights into the potential accuracy of minimal downfolded model Hamiltonians.