Institut za fiziku

Ova stranica koristi kolačiće (cookies) kako bi osigurala bolje korisničko iskustvo.

Više informacija možete pronaći u Izjavi o kolačićima.

Slažem se

Sve kategorije Vijesti Javna nabava Znanstvene vijesti Izdvojeno Natječaji Obavijesti o ishodu natječajnog postupka

Prikaži:

A A A

Znanstvene vijesti — 24.10.2023.

Phonon Self-Energy Corrections: To Screen, or Not to Screen

U radu objavljenom u časopisu Physical Review X, naša kolegica Nina Girotto doprinijela je istraživanju u sklopu međunarodne suradnje da se kvantificira usporedba kontroverznih pristupa računima vlastite energije fonona metodom svođenja problema na efektivni nisko-energetski sustav. Ovaj rad razrješava neslaganje u zajednici oko prigodne formulacije vlastite energije fonona u kontekstu izračuna iz prvih principa.

Phonon Self-Energy Corrections: To Screen, or Not to Screen

Jan Berges, Nina Girotto, Tim Wehling, Nicola Marzari, and Samuel Poncé, Phys. Rev. X 13, 041009 (2023).
DOI: 10.1103/PhysRevX.13.041009

Fononi su kolektivne vibracije atoma koje upravljaju mnogim fizikalnim fenomenima u rasponu od električnog i toplinskog kapaciteta do supravodljivosti i apsorpcije svjetla. Kod računanja fonona, važno je uzeti u obzir da interakcije između dvije čestice u materijalu nisu gole, već su zasjenjene drugim česticama. Utjecaj zasjenjenja na vibracije atoma, skriven je u vlastitoj energiji fonona. Međutim, izračun vlastite energije fonona predstavlja ogromni izazov te zahtijeva uvođenje aproksmacija. Najčešće korištena aproksimacija, često se kritizira radi dvostrukog brojanja efekata zasjenjenja. Ovaj rad pruža konkretne dokaze za rješenje dugogodišnje rasprave. Izračunima na realnim materijalima i modelima, pokazano je da upravo ta najčešće korištena aproksimacija može točnije opisati promjene u vlastitoj energiji fonona od njenih alternativa koje zadržavaju egzaktnu matematičku strukturu vlastite energije. Rezultati su postignuti razdvajanjem problema na nisko- i visoko-energetski dio, čime se prirodno definira gola i zasjenjena interakcija. Takvo razdvajanje problema, otvara vrata uzbudljivim mogućnostima rješavanja problema dinamike elektron-fonon vezanja gdje se gubi koncept nezavisnih čestica.

Figure 1. Results for the generalized (a)–(c) one-dimensional Peierls and (d) three-dimensional Fröhlich models. (a) Adiabatically screened phonon dispersion in random phase approximation (RPA) with Kohn anomaly for different electronic temperatures T at half filling. The inset depicts the corresponding interatomic force constants. (b) Phonon spectral function in RPA together with adiabatic phonon dispersion at half filling (orange) and one-third filling (mauve). (c) Cross section through the spectral function at the Kohn anomaly by using RPA (solid lines) and a comparison with a result obtained by a combination of two screened vertices (dashed lines) and bare-screened vertices (dotted lines). (d) Corresponding figure for the Fröhlich model. The inset depicts the linewidth as a function of q. The approach using two screened vertices remains close to the RPA result.

Slika 1: Rezultati za generalizirani (a)–(c) jednodimenzionalni Peierlsov i (d) trodimenzionalni Fröhlichov model. (a) Adijabatski zasjenjena fononska disperzija u aproksimaciji slučajnih faza (random phase approximation, RPA) s Kohnovom anomalijom za razne temperature elektrona na pola popunjenja. Umetak prikazuje odgovarajuće međuatomske konstante sile. (b) Fononska spektralna funkcija u RPA i adijabatska fononska disperzija s pola popunjenom vrpcom (narančasto) i vrpcom popunjenom do jedne trećine (ljubičasto). (c) Presjek spektralne funkcije kroz Kohnovu anomaliju u RPA (puna linija), u usporedbi s rezultatima izračuna s dva zasjenjena verteksa (crtkana linija) i s jednim zasjenjenim i jednim golim verteksom (točkasta linija). (d) Ekvivalentna slika za Fröhlichov model. Umetak prikazuje širinu linije kao funkciju valnog vektora q. Pristup koji koristi dva zasjenjena verteksa ostaje bliži RPA rezultatu.