밀도 함수 이론 또는 DFT라고 하는 방법. 물리학, 화학 및 재료 과학에서 원자 및 분자와 같은 다체 시스템의 전자 구조를 연구하는 데 사용됩니다. DFT는 전자 상호 작용을 단순화하여 재료의 초기 계산을 수행하기 위한 강력한 도구입니다. 그러나 DFT는 전자와 자체의 잘못된 상호 작용에 취약합니다. 이는 물리학자들이 "자기 상호 작용 문제"라고 부르는 것으로, 종종 불안정화되는 폴라론에 대한 잘못된 설명으로 이어집니다.
물리학자 EPFL 물리학자들이 물질에서 전자의 상호작용을 연구하는 데 사용하는 잘 정립된 이론의 주요 단점을 해결하기 위한 새로운 접근 방식을 개발했습니다. 그들은 밀도 함수 이론에서 폴라론 위치 문제를 해결하는 전자 자기 상호 작용에 대한 이론적 공식을 도입했습니다.
간단히 말해서, 공식은 연구할 때 전자 자체 상호 작용의 오랜 문제를 해결할 수 있습니다. 폴라론 – 물질의 전자-음성자 상호작용에 의해 생성된 준입자.
양자역학이 입자와 파동을 나타낼 수 있다는 사실은 양자역학의 많은 특징 중 하나입니다. 그만큼 광자, 빛 관련 입자가 대표적인 예입니다.
전자는 매우 조화로운 그림을 그리는 결정으로 알려진 질서 정연한 구조로 전체 시스템에 퍼지는 파동으로 인식될 수 있습니다. 이온은 전자가 결정을 통과할 때 공간에서 주기적으로 구성됩니다. 결정에 전자를 추가하면 음전하로 인해 주변의 이온이 평형 위치에서 멀어 질 수 있습니다. 폴라론이라고 하는 새로운 입자는 공간에 국한된 전자 전하와 결정의 주변 구조적 왜곡 또는 "격자"와 결합하여 생성됩니다.
EPFL 기초 과학 학교의 스테파노 팔레타 말했다"기술적으로 폴라론은 결정의 양자화된 진동을 나타내는 자체 유도 포논으로 "옷을 입은" 전자로 구성된 준입자입니다. 폴라론의 안정성은 전하 국부화로 인한 이득과 격자 왜곡으로 인한 비용이라는 두 가지 에너지 기여 간의 경쟁에서 발생합니다. 폴라론이 불안정해지면 여분의 전자는 전체 시스템에 걸쳐 비편재화되고 이온은 평형 위치를 회복합니다.”
“우리의 새로운 방법은 계산 효율적인 체계 내에서 정확한 폴라론 안정성에 대한 액세스를 제공합니다. 우리의 연구는 대규모 시스템, 대규모 재료 세트를 포함하는 체계적인 연구 또는 장기간에 걸쳐 진화하는 분자 역학에서 전례 없는 폴라론 계산의 길을 열어줍니다.”
저널 참조 :
- 스테파노 팔레타, 알프레도 파스콰렐로. 다체 자기 상호작용과 폴라론. Phys. 레트 목사. 129, 126401, 14년 2022월 XNUMX일. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.126401
- 스테파노 팔레타, 알프레도 파스콰렐로. 밀도 함수 이론에서 다체 자체 상호 작용이 없는 폴라론. 물리. 개정판 B 106, 125119, 14년 2022월 XNUMX일. DOI: 10.1103/PhysRevB.106.125119
