وہ طریقہ جسے ڈینسٹی فنکشنل تھیوری یا DFT کہتے ہیں۔ یہ فزکس، کیمسٹری، اور میٹریل سائنس میں ایٹموں اور مالیکیولز جیسے کئی جسمانی نظاموں کی الیکٹرانک ساخت کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ ڈی ایف ٹی الیکٹران کے تعاملات کے آسان علاج کے ذریعہ مواد کے ابتدائی حسابات کو انجام دینے کے لئے ایک طاقتور ٹول ہے۔ تاہم، ڈی ایف ٹی الیکٹران کے اپنے نفس کے ساتھ متضاد تعاملات کے لیے حساس ہے - جسے طبیعیات دان "خود تعامل کا مسئلہ" کہتے ہیں، جس کی وجہ سے پولارون کی غلط وضاحت ہوتی ہے، جو اکثر غیر مستحکم ہوتے ہیں۔
طبیعیات دان EPFL نے ایک اچھی طرح سے قائم نظریہ کی ایک بڑی کمی کو حل کرنے کے لیے ایک نیا نقطہ نظر تیار کیا ہے جسے طبیعیات دان مواد میں الیکٹران کے تعامل کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ انہوں نے الیکٹران کے خود سے تعامل کے لیے ایک نظریاتی فارمولیشن متعارف کروائی ہے جو کثافت فنکشنل تھیوری میں پولارون لوکلائزیشن کے مسئلے کو حل کرتی ہے۔
سادہ الفاظ میں، یہ فارمولیشن مطالعہ کے دوران الیکٹران کے خود سے تعامل کا دیرینہ مسئلہ حل کر سکتی ہے۔ پولارون - مواد میں الیکٹران فونون کے تعامل سے تیار کردہ کواسی پارٹیکلز۔
حقیقت یہ ہے کہ کوانٹم میکانکس ذرات اور لہروں کی نمائندگی کر سکتے ہیں اس کی بہت سی خصوصیات میں سے ایک ہے۔ دی فوٹوون۔، روشنی سے متعلق ذرہ، ایک عام مثال ہے۔
الیکٹران کو لہروں کے طور پر سمجھا جا سکتا ہے جو پورے نظام میں منظم ڈھانچے میں پھیلتی ہیں جسے کرسٹل کہتے ہیں، جو ایک بہت ہی ہم آہنگ تصویر پینٹ کرتی ہے۔ آئنز وقفے وقفے سے خلا میں منظم ہوتے ہیں کیونکہ الیکٹران کرسٹل سے گزرتے ہیں۔ اگر کرسٹل میں ایک الیکٹران شامل کیا جائے تو، اس کا منفی چارج اس کے ارد گرد کے آئنوں کو ان کے توازن کی پوزیشنوں سے دور کر سکتا ہے۔ پولارون نامی ایک نیا ذرہ خلا میں الیکٹران چارج کے مقامی ہونے اور کرسٹل کے ارد گرد کے ساختی بگاڑ، یا "جالیوں" کے ساتھ جوڑنے کی وجہ سے پیدا ہوگا۔
EPFL کے اسکول آف بیسک سائنسز میں Stefano Falletta نے کہا"تکنیکی طور پر، پولارون ایک quasiparticle ہوتا ہے، جو ایک الیکٹران سے بنا ہوتا ہے جو اس کے خود ساختہ فونونز کے ذریعے "لباس" ہوتا ہے، جو کرسٹل کی کوانٹائزڈ وائبریشنز کی نمائندگی کرتا ہے۔ پولارون کا استحکام توانائی کی دو شراکتوں کے درمیان مقابلے سے پیدا ہوتا ہے: چارج لوکلائزیشن کی وجہ سے حاصل ہونے والا فائدہ اور جالیوں کے بگاڑ کی وجہ سے لاگت۔ جب پولارون غیر مستحکم ہو جاتا ہے، اضافی الیکٹران پورے نظام پر ڈی لوکلائز ہو جاتا ہے، جب کہ آئن اپنی توازن کی پوزیشن کو بحال کرتے ہیں۔
"ہمارا نیا طریقہ کمپیوٹیشنل طور پر موثر اسکیم کے اندر درست پولارون استحکام تک رسائی فراہم کرتا ہے۔ ہمارا مطالعہ بڑے نظاموں میں، مواد کے بڑے سیٹوں پر مشتمل منظم مطالعے میں، یا طویل عرصے میں تیار ہونے والی سالماتی حرکیات میں پولارون کے بے مثال حسابات کی راہ ہموار کرتا ہے۔
جرنل حوالہ:
- سٹیفانو فیلیٹا، الفریڈو پاسکواریلو۔ بہت سے جسمانی خود کی بات چیت اور پولارون. طبیعیات Rev. Lett. 129، 126401، 14 ستمبر 2022۔ DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.126401
- سٹیفانو فیلیٹا، الفریڈو پاسکواریلو۔ کثافت فنکشنل تھیوری میں پولارون بہت سے جسموں کے خود سے تعامل سے پاک ہیں۔ طبیعات Rev. B 106، 125119، 14 ستمبر 2022۔ DOI: 10.1103/PhysRevB.106.125119
