Strateški cilj mojeg daljnjeg znanstvenog istraživanja na Institutu za fiziku (IF) sastoji se od teorijskog modeliranja dielektričnih i optičkih svojstava vodljivih i poluvodljivih 2D materijala poput atomskih slojeva grafena, grafenskih interkalata, dihalkogenida prijelaznih metala ili njihovim kompozita. Ti materijali danas ubrzano nalaze svoje mjesto u mnogim granama primjenjene fizike kao što su plazmonika, fotonika, transformacijska-optika, optoelektronika, elektronika, LED tehnologija, detektori, biosenzori, fotovoltaici, itd. pa samim time zahtjevaju što točnije teorijski tretman prije same eksperimentalne sinteze koja može biti vrlo skupa.
U prvom dijelu nastupnog izlaganja dati ću kratki pregled dosad razvijenog teorijskog modela koji kombinira Aproksimaciju Slučajnih Faza (RPA) i ab initio metodu, a primjenjen je na opis dielektričnih i optičkih svojstava 2D kristala. Biti će uktratko prezentirane prednosti i nedostaci postojeće teorije ta dugoročna strategija njene nadogradnje. Nadogradnja postojećeg RPA pristupa sastoji se od dva dijela.
Prvi dio je renormalizacija (oblačenja) elektronskog i šupljinskog propagatora (tzv. GW metoda) te uključivanje interakcije pobuđenog elektrona i šupljine (uključivanje tzv. vršnih korekcija) što u konačnici znači riješavanje Bethe-Salpeterove jednadzbe (BSE) za elektron-šupljina propagator (tzv. BSE-GW shema). Ovakav pristup je neophodan za točan izračun optičkih svojstava i eksitona u poluvodičkim 2D kristalima što će biti prva grana mojeg znanstvanog istraživanja na IF-u.
Drugi dio uključuje izračun elektron-fonon interakcije, točnije, renormalizaciju elektronskog i šupljinskog propagatora fononima, fononske vršne korekcije te elektron-šupljina fonon interakciju. Skraćeno, ova nadogradnja se sastoji od izračuna tzv. fononske BSE-GD sheme koja u najnižoj aproksimaciji vodi na ‘Memory function’ pristup. Ova nadogradnja neophodna je za točan izračun disperzijskih relacija i vremena života (relaksacijsko vrijeme) 2D plazona u vodljivim 2D kristalima što čini drugu grana mojeg znanstvanog istraživanja na IF-u.
Prezentirati ću tko se još bavi sličnim računima na internacionalnoj bazi te po čemu je metoda koju želim razvijati na IF-u bolja.
U nastavku biti će prezentirani uspjesi spomenutog RPA pristupa za izračun spaktara elektronskih gubitaka (EELS), prventveno plazmona, u vodljivim 2D kristalima poput grafena (intrinsičnog i dopiranog) grafenskih interkalata (LiC2, LiC6, CaC6, CsC8) te u vdW plazmonskim materijalima poput litijem intekaliranog heksagonalnog borovog-nitrida (LiB2N2).
Biti će prezentirani uspjesi ali i nedostaci RPA teorije za izračun optičkih svojstava (vodljivost, apsorpcija, refleksija, transmisija) grafena i poluvodičkih 2D kristala poput MoS2 i hBN-a. Dati ću kratki pregled inozemnih postignuća i usporedbu sa drugim inozemnim grupama koje se bave sličnom problematikom.
U završnom dijelu prezentacije predložiti ću shemu mojeg istraživanja te kako se ona uklapa u tekuće projekte na IF-u.