1.3.2019 Ajasta riippuva tiheysfunktionaaliteoria voimakkaasti vuorovaikuttaville elektroneille (Cort Barrada)

Tiiviin aineen teoriassa ja kvanttikemiassa aineen ominaisuuksia kuvataan usein ajasta riippuvalla tiheysfunktionaaliteorialla (TDDFT). Se on vaihtoehto aaltofunktiopohjaisille menetelmille ja käyttää ajasta riippuvaa elektronitiheyttä minkä tahansa elektronisen järjestelmän odotusarvojen määrittämiseksi. Jyväskylän yliopiston tuoreessa väitöstutkimuksessa on testattu ajasta riippuvaa tiheysfuntionaaliteoriaa käyttäen SCE-funktionaaleja, jotka kuvaavat voimakkaasti vuorovaikutteisten elektronien fysiikkaa.
Julkaistu
1.3.2019

Tavanomainen lähestymistapa ajasta riippuvaan tiheysfuntionaaliteoriaan on ei-vuorovaikuttava järjestelmä, jossa kaikki elektronivuorovaikutukset on koodattu efektiiviseen yhden kappaleen potentiaaliin. Se toistaa täsmälleen elektronien vuorovaikututtavan järjestelmän elektronitiheyden. Efektiivistä potentiaalia kutsutaan vaihtokorrelaatiopotentiaaliksi.

Ajasta riippuvassa tiheysfunktionaaliteoriassa virittyneiden tilojen laskemiseen tarvitaan vaihtokorrelaation ja sen funktionaalisen derivaatan tuntemista. Käytännön laskuja varten näistä on käytettävä approksimaatioita.

Viime vuosina on kehitetty yhä parempia approksimaatioita, mutta niitä ei voida käyttää tilanteissa, joissa elektronit ovat voimakkaasti vuorovaikuttavia. Äskettäin on kehitetty uusia tiheysfunktionaaleja, joilla voidaan kuvata  voimakkaasti vuorovaikuttavien elektronien fysiikkaa. Toistaiseksi niitä ei ole testattu voimakkaasti vuorovaikuttavien elektronien viritystilojen energioiden laskemiseen.

Yksi tapa saada tietoa ja testata tiheysfunktionaalien toimivuutta on verrata saatuja tuloksia tuloksiin, jotka on saatu ratkaisemalla jokin järjestelmä täsmällisesti. Tässä työssä rakensimme voimakkaasti vuorovaikuttavien elektronien järjestelmän, ratkaisimme sen täsmällisesti ja vertasimme sitä tiheysfunktionaaleilla saatuihin tuloksiin. Tulosten vertailu antaa tietoa tiheysfunktionaalien sovellettavuudesta.

M.Sc. Luis Cort Barradan fysiikan väitöskirjan "Time-dependent density-functional theory for strongly correlated electrons" tarkastustilaisuus. Vastaväittäjänä professori Stefan Kurth (University of the Basque Country/Donostia International Physics Center) ja kustoksena professori Robert van Leeuwen (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.

Väitöskirja on julkaistu JYU Dissertations- sarjassa, Jyväskylän yliopisto; 61, ISSN 2489-9003; 61. 

Linkki julkaisuun: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-7687-3

ISBN: 978-951-39-7687-3

Lisätietoja:

M.Sc. Luis Cort Barrada, luis.l.cort-barrada@jyu.fi

Tiedottaja Tanja Heikkinen, tanja.s.heikkinen@jyu.fi, puh. 0505818351