Journal of Nanoscience & Nanotechnology Research Открытый доступ

Абстрактный

Метод функционала плотности для квантового ограничения в атомных системах

Амлан К. Рой

Аннотация
Удержание атома внутри непроницаемой полости было впервые изучено в четвертом десятилетии двадцатого века. Прогресс исследований таких квантовых систем был рассмотрен несколько раз, отметив их важность как в фундаментальной физике, химии, так и в различных областях техники. Это вызывает существенные изменения в наблюдаемых свойствах, таких как энергетический спектр, частота перехода, вероятность перехода, поляризуемость, потенциал ионизации, химическая реактивность и т. д. Они имеют значение во многих различных физических ситуациях, например, атомы в плазменной среде, примеси в кристаллической решетке и полупроводниковых материалах, захват атомов/молекул в цеолитных клетках или внутри эндоэдральной паутины фуллеренов, квантовых ям, квантовых проводов, квантовых точек и т. д. Кроме того, такие модели были разработаны для имитации среды высокого давления внутри ядра планет. Кроме того, они имеют современное значение в интерпретации различных астрофизических явлений и других интересных областях.
Теория функционала плотности (DFT) играла ключевую и уникальную роль для реалистичного рассмотрения атомов, молекул, твердых тел, кластеров в течение трех десятилетий. Теперь это незаменимый инструмент для современных расчетов электронной структуры. Преимущество заключается в ее способности учитывать эффекты электронной корреляции прозрачным образом, сохраняя доступную стоимость вычислений. Поскольку пространственное ограничение вносит значительные изменения в физические и химические свойства рассматриваемых систем, ожидается, что она предоставит массу новой информации для раскрытия физики, лежащей в основе таких явлений. Это относительно молодая область исследований. Мы сообщаем о предварительных теоретических результатах по таким ограниченным атомам в широкой области DFT Хоэнберга-Кона-Шэма. Невариационный потенциал на основе функции выхода точно учитывает обменные эффекты как для основного, так и для возбужденного состояний, тогда как эффекты корреляции включаются с использованием простого параметризованного локального функционала Вигнера. Нерелятивистское уравнение KS решается самосогласованно с помощью обобщенного псевдоспектрального (GPS) метода. Это предлагает неоднородную оптимальную пространственную сетку дискретизации, которая обеспечивает точные собственные значения, волновые функции, ожидаемые значения и радиальные плотности. Результаты только обмена практически имеют качество Хартри-Фока и с корреляцией они сопоставимы с некоторыми из очень сложных и сложных (таких как CI, MCHF) доступных методов. Полученные результаты сравниваются с существующими литературными данными, где это возможно. Кроме того, это расширено для информационно-теоретических мер, таких как информация Фишера, энтропия Реньи, энтропия Цаллиса, энтропия Шеннона и энергия Оническу, как в позиционном, так и в импульсном пространстве, что может предоставить подробные знания о диффузии волновых функций, распространении плотности, локализации-делокализации частицы и т. д. Волновые функции импульсного пространства получаются численно из преобразования Фурье соответствующего аналога позиционного пространства. Подробное систематическое исследование этих информационных мер при различных радиусах ограничения раскрывает много новых интересных особенностей. По сути, была представлена ​​методология DFT для информационных мер в свободных и ограниченных атомах.