TUTCRIS - Tampereen teknillinen yliopisto

TUTCRIS

Thermal Effects in Atomic and Molecular Polarizabilities with Path Integral Monte Carlo

Tutkimustuotos

Yksityiskohdat

AlkuperäiskieliEnglanti
KustantajaTampere University
Sivumäärä120
ISBN (elektroninen)978-952-03-1009-7
ISBN (painettu)978-952-03-1008-0
TilaJulkaistu - 5 huhtikuuta 2019
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Julkaisusarja

NimiTampere University Dissertations
Vuosikerta35
ISSN (painettu)2489-9860
ISSN (elektroninen)2490-0028

Tiivistelmä

Väitöskirja käsittelee polarisoituvuutta ja erilaisia keinoja sen laskemiseksi polkuintegraali–Monte Carlo -menetelmällä (PIMC). Polarisoituvuus on kvanttimekaaninen suure, joka vastaa sähköistä suskeptibiliteettiä: se kuvaa atomien ja molekyylien vastetta sähkökenttään. Staattiset ja dynaamiset multipoli-polarisoituvuudet ovatkin yksiä tärkeimmistä elektronien vasteominaisuuksista ja näin ollen monikäyttöisiä parametrejä fysikaalisessa mallinnuksessa. Polarisoituvuuksien äärimmäisen tarkka laskeminen on kuitenkin haasteellista. Väitöskirjassa keskitytään siksi muutamaan erityiseen ongelmaan: tarkkaan monen kappaleen korrelaatiokuvaukseen, ei-adiabaattisiin efekteihin sekä lämpötilan vaikutuksiin.

Tässä työssä polarisoituvuuksien laskemista tarkastellaan ei-relativistisesti Feynmanin polkuintegraalien ja termisten tiheysmatriisien avulla. Sähkökentän ja sähköisten multipolien välinen vuorovaikutus kytketään kausaalisiin korrelaatiofunktioihin sekä epälineaarisen vasteen teoriaan. Uusi tieteellinen ansio muodostuu muutamasta erilaisesta keinosta määrittää polarisoituvuus PIMC-laskuista: äärellisen kentän simulointi, staattiset kenttä-derivaatan estimaattorit, sekä imaginääriajan korrelaatiofunktioiden analyyttinen jatkaminen. Vaadittu Matsubara-taajuuksien analyyttinen jatkaminen on yleisesti esiintyvä mutta huonosti määritelty numeerinen ongelma, jota lähestytään tässä työssä maksimientropiamenetelmällä.

Tärkeimmät laskennalliset tulokset ovat seuraavien yhden tai kahden elektronin systeemien polarisoituvuudet ja hyperpolarisoituvuudet: H, H2+, H2, H3+, HD+, He, He+, HeH+, Li+, Be2+, Ps, PsH, ja Ps2. Born–Oppenheimer-approksimaatiossa (BO) lasketut referenssitulokset vastaavat tunnettuja kirjallisuuden arvoja ja monessa tapauksessa myös täydentävät niitä. BO-approksimaation ulkopuolelta voidaan osoittaa mm. rovibraatiosta johtuvia heikkoja sekä voimakkaita lämpötilaefektejä. Muut tulokset käsittävät multipoli-spektrejä, dynaamisia polarisoituvuuksia sekä van der Waals-vakioita. Simulaatioiden kvanttimekaaninen kuvaus monen kappaleen korrelaatioista sekä elektronien ja ytimien ei-ediabaattisesta kytkennästä on poikkeuksellisen tarkka.

Tilastokeskuksen tieteenalat

Latausten tilastot

Ei tietoja saatavilla