Симетрійні підходи у дослідженнях багатоелектронних корельованих станів фулерену С60 та фулеридів - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ Симетрійні підходи у дослідженнях багатоелектронних корельованих станів фулерену С60 та фулеридівРобота виконана на кафедрі теоретичної фізики фізичного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка та у відділі квантової теорії молекул і кристалів Інституту теоретичної фізики ім.М. М. Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор Купрієвич Віктор Анатолійович, Інститут теоретичної фізики ім. Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Лузанов Анатолій Віталійович, Інститут сцинтиляційних матеріалів НТК "Інститут Монокристалів" НАН України, провідний науковий співробітник; кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Голод Петро Іванович, Національний університет "Києво-Могилянська академія", завідувач кафедрою фізики природничого факультету.Основні уявлення про електронну будову таких молекулярних систем та існуючі інтерпретації їх фізичних властивостей сформувались як результат накопичення експериментальних даних та низки теоретичних оцінок, виконаних на рівні переважно одноелектронних підходів з використанням наближень середнього поля, що надто спрощують реальну фізичну картину. Це потребує адекватних модифікацій теоретичних моделей та зясування на нових засадах характеру розподілу носіїв заряду між шарами кристалу. Актуальність теми дисертаційної роботи обумовлена необхідністю теоретичних досліджень, які б на багатоелектронних засадах комплексно враховували прояви ікосаедричної симетрії, ефектів кулонівської взаємодії, електронної кореляції та електрон-коливної взаємодії при розгляді електронної будови і властивостей багатозарядових іонів фулерену C60 та споріднених матеріалів. Робота є частиною планових досліджень кафедри теоретичної фізики фізичного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка за темами: "Електро - і магнітооптика гетерогенних рідкокристалічних та інших структурноподібних систем" (ДР № 0101U002881), "Фізико-математичне прогнозування нових фізичних властивостей матеріалів, обєктів і середовищ, обумовлених їх взаємодією з випромінюванням, та метастабільні фазові стани речовини" (ДР № 0197U003161), і також виконувалась у межах держбюджетних науково-дослідних програм відділу квантової теорії молекул і кристалів інституту теоретичної фізики ім.М. М. У роботах [1, 2, 10] здобувачеві належить проведення аналітичних викладок та отримання теоретичних оцінок електронних характеристик кристалів C60, аналіз стабільності зарядових фаз у фулериді в залежності від параметрів електрон-електронної взаємодії та характеристик атомів металів, чисельний розрахунок профілю розподілу інжектованих зарядів у фулериті C60; у роботах [3, 8, 9] - розробка симетрійної техніки молекулярних інваріантів та її застосування до розрахунків корельованих станів іонів ікосаедричного фулерену C60, побудова симетрійних базисів незвідних представлень групи симетрії ікосаедра та класифікація за симетрією та мультиплетністю багатоелектронних термів іонів фулерену C60, розробка і програмна реалізація алгоритмів розрахунків енергій багатозарядових іонів фулерену; у роботі [5] - побудова симетрійного базису зміщень атомів фулерену, розробка алгоритмів варіаційної мінімізації енергії з урахуванням електрон-коливної взаємодії, аналіз впливу кореляційних ефектів на величину ян-телерівських понижень енергій основних станів аніонів C60; у роботах [4, 6-9] - проведення чисельних модельних розрахунків, отримання та обробка результатів, вибір та обгрунтування параметрів використаних моделей, порівняння отриманих результатів з наявними літературними даними.Так, визначальними для багатьох важливих електронних явищ у фулеридах є низькоенергетичні електронні процеси, повязані з електронними станами поблизу рівня Фермі, що походять від станів ікосаедричного фулерену C60, повязаних з пятикратно виродженою верхньою заповненою молекулярною орбіталлю (ВЗМО) симетрії hu та двома нижніми вакантними трикратно виродженими молекулярними орбіталями (НВМО та НВМО 1) симетрії t1u та t1g (класифікованими згідно з незвідними представленнями Симетрійні властивості системи двохелектронних інтегралів, визначених на компонентах однієї або кількох симетрійних МО, що перетворюються за відповідними незвідними представленнями (НП) групи симетрії молекули розглянуто у підрозділі 2.2 В результаті проведеного аналізу показано, що з повної системи інтегралів можна виділити лише певну частину інтегралів, що є лінійно незалежними. При цьому кожен з інтегралів Im представляється лінійною комбінацією кількох фундаментальних інтегралів з коефіцієнтами, що визначаються конкретним виглядом матриць НП, за яким перетворюються симетрійні МО, що входять в інтеграли. Як показано у підрозділі 2.4, матричні елементи КВ, побудовані на МО певного активного простору, визначаються через двохелектронні інтеграли лінійними розвиненнями за молекулярними інваріантами, отриманими у підрозділі 2.

Основний зміст роботи