该方法称为密度泛函理论或 DFT。 它在物理、化学和材料科学中用于研究原子和分子等多体系统的电子结构。 DFT 是一种强大的工具，可通过简化电子相互作用的处理来执行材料的从头算计算。 然而，DFT 容易受到电子与其自身的虚假相互作用的影响——物理学家称之为“自相互作用问题”，导致对极化子的错误描述，而极化子通常是不稳定的。
物理学家 EPFL 已经开发出一种新方法来解决物理学家用来研究材料中电子相互作用的成熟理论的主要缺点。 他们引入了电子自相互作用的理论公式，解决了密度泛函理论中的极化子局域化问题。
简而言之，该公式可以解决研究中长期存在的电子自相互作用问题 极化子 – 材料中电子-声子相互作用产生的准粒子。
量子力学可以表示粒子和波的事实是它的众多特点之一。 这 光子，一个与光有关的粒子，就是一个典型的例子。
电子可以被视为以称为晶体的有序结构传播到整个系统的波，这描绘了一幅非常和谐的画面。 当电子穿过晶体时，离子在空间中周期性地组织起来。 如果给晶体添加一个电子，它的负电荷会使它周围的离子离开它们的平衡位置。 由于电子电荷在空间中定位并与晶体周围的结构扭曲或“晶格”耦合，将产生一种称为极化子的新粒子。
EPFL 基础科学学院的 Stefano Falletta 说过“从技术上讲，极化子是一种准粒子，由被其自生声子“修饰”的电子组成，代表晶体的量子化振动。 极化子的稳定性源于两种能量贡献之间的竞争：电荷局域化带来的增益和晶格畸变带来的成本。 当极化子不稳定时，额外的电子会在整个系统中离域，而离子会恢复其平衡位置。”
“我们的新方法可以在计算效率高的方案中获得准确的极化子稳定性。 我们的研究为大型系统中极化子的前所未有的计算、涉及大量材料的系统研究或长期演化的分子动力学铺平了道路。”
杂志参考：
- 斯特凡诺·法莱塔，阿尔弗雷多·帕斯夸雷洛。 多体自相互作用和极化子。 物理莱特牧师. 129, 126401, 14 年 2022 月 XNUMX 日。DOI： 10.1103 / PhysRevLett.129.126401
- 斯特凡诺·法莱塔，阿尔弗雷多·帕斯夸雷洛。 密度泛函理论中没有多体自相互作用的极化子。 物理 版本B 106, 125119, 14 年 2022 月 XNUMX 日。DOI： 10.1103/PhysRevB.106.125119
