振電相互作用理論への新展開

电子振动相互作用理论的新进展

基本信息

批准号：
20038028
负责人：
佐藤徹
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェンリボンなどの新しい炭素材料は、超伝導性、強磁性など特異な物性を示すことやナノサイエンス・ナノテクノロジーの観点から分子ナノデバイスのパーツとして、近年精力的に研究されている。また、電子状態と分子振動の間の相互作用である振電相互作用は、物性理論における基本的な相互作用であり、これらの炭素材料における分光学的性質や輸送現象は振電相互作用に大きく依存する。しかしながらこの振電相互作用(電子-振動相互作用)は非経験的レベルでこれまで十分正確に取り扱われてこなかった。とりわけC60アニオンにおいては振電相互作用定数が光電子分光により得られているか、先行のすべての理論的研究では実験と比較して1/3程度に過小評価されている。このため、その分光学的性質や電子物性は、十分に理解されているとは言いがたいのがこれまでの研究状況である。本研究では、この問題を解決なるため、最近Wangらにより観測された光電子スペクトルを解析することにより振電相互作用定数を求めた。きらに振電相互作用を計算するための新しい密度汎関数をtan探索した。C60アニオンはヤーンテラー分子であり、2つのAgモードと8つのHgモードが3重縮退した電子状態と結合する多モード動的ヤーンテラー系である。本研究では上記のすべてのモードを考慮した動的ヤーンテラーハミルトニアンをLanczos法により対角化し、励起振電状態を考慮し、光電子スペクトルのシミュレーションを行った。密度汎関数計算についてはB3LYP汎関数を基礎としてHF交換項の寄与を変化させ、実験を再現する条件の探索を行った。実験の解析より得られた振電相互作用定数と密度汎関数計算の結果はよい一致を示し、その値は以前から知られていたよりも小さいものであった。この際、HF交換項の寄与を数%増やしたものが実験との一致がよいこどがわかった。フラーレンの発見以後、振電相互作用定数については実験的にも理論的にも信頼できる値が存在しなかった。本研究では、実験の解析により得られた振電相互作用定数と理論計算により得られた値はよく一致しており、今後、C60の電子物性を議論するための基礎的な研究となると期待される。

近年来，从超导性和铁磁特性的角度来看，近年来，新的碳材料（例如富勒烯，碳纳米管和石墨烯丝带）被积极研究为分子纳米条件的一部分，从纳米科学和纳米技术的角度来看。此外，振动相互作用是电子状态与分子振动之间的相互作用，是物理特性中的基本相互作用，这些碳材料中的光谱特性和转运现象在很大程度上取决于振动性相互作用。但是，这种振动相互作用（电子振动相互作用）迄今尚未在无实验水平上进行足够的准确处理。特别是，对于C60阴离子，通过光电光谱法获得了振动相互作用常数，并且所有以前的理论研究都低估了大约三分之一的实验。因此，很难说在当前的研究情况下对光谱性质和电子特性得到了充分的理解。在这项研究中，为了解决这个问题，我们通过分析Wang等人最近观察到的光电子光谱来确定振动相互作用常数。我们搜索了一种新的密度功能，以以棕褐色的方式计算振动相互作用。 C60阴离子是纱线分子，这是一种多模动力学纱线系统，其中两种Ag模式和八种HG模式与三重退化电子状态相结合。在这项研究中，考虑到激发振动状态，使用兰开斯方法对对角进行了动态Yarnterr hamiltonian，该动态是通过Lanczos方法对角进行的，并使用Lanczos方法模拟了光电子光谱。对于密度功能计算，我们使用B3LYP功能更改了HF交换项的贡献，并搜索了重现实验的条件。从实验分析获得的振动相互作用常数和密度功能计算的结果表明，其值良好，其值比以前更小。目前，发现儿童与实验达成了良好的一致性，这将HF交换任期的贡献提高了百分之几。由于发现了富勒烯，因此没有发现可靠的实验或理论值振动相互作用常数。在这项研究中，通过实验分析获得的振动相互作用常数和通过理论计算获得的值非常一致，预计这将成为一项基本研究，以讨论将来C60的电子特性。