Особенности электронных, магнитных и колебательных состояний квазикристаллов и магнитных нанокластеров на основе переходных металлов

• Автор: Руденко, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 117 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Методы исследования и используемые приближения

1.1 Теория функционала электронной плотности

1.2 Метод проекционных присоединенных волн

1.3 Структурная оптимизация

1.4 Описание колебательных состояний

1.5 Учет магнитных эффектов

1.5.1 Сиин-поляризованное состояние

1.5.2 Неколлинеарный магнетизм

1.5.3 Спин-орбитальное взаимодействие

Глава 2. Электронная структура и атомная динамика 1/1 кристаллического аппроксиманта квазикристалла г-AlCuFe
2.1 Структура 1/1 аппроксиманта кваз и кристалла г-AlCuFe
2.2 Расчет электронной структуры аппроксиманта
2.3 Магнитные свойства аппроксиманта
2.4 Расчет колебательных спектров аппроксиманта
2.5 Выводы
Глава 3. Слабый ферромагнетизм наноцепочек марганца на подложке CuN(lOO)
3.1 Релаксация решетки и электронная структура

3.1.1 Результаты расчетов в приближении ЬБРА
3.1.2 Результаты расчетов в приближении ЬБА ! и
3.2 Параметры обменного взаимодействия
3.2.1 Изотропные обменные взаимодействия
3.2.2 Анизотропные обменные взаимодействия
3.3 Энергетический спектр системы в отсутствие магнитного поля
3.4 Выводы
Глава 4. Магнитные свойства нанокластеров кобальта на поверхности П;(111)
4.1 Атомная структура поверхности Рй(111) и расположение поверхностных атомов
4.2 Магнитные свойства атома кобальта
4.3 Магнитные свойства димера кобальта
4.3.1 Результаты спин-поляризованных расчетов
4.3.2 Результаты расчетов с учетом спин-орбитального взаимодействия
4.4 Выводы
Заключение
Приложение 1: Вычисление обменных взаимодействий в методе функций Грина
Приложение 2: Собственные значения обобщенного гамильтониана Гайзенберга для системы двух спинов
Список использованной литературы

Введение
На сегодняшний день одними из наиболее актуальных объектов исследования как в области физики конденсированного состояния, так и в области моделирования материалов, являются материалы с уникальными физическими свойствами, нехарактерными для широко используемых в настоящее время материалов. Примерами таких свойств могут служить как простые механические характеристики (например, повышенная твердость), так и сложные квантовые явления (например, сверхпроводимость). Внимание к подобным материалам обусловлено, прежде всего, перспективой их применения в различных областях человеческой деятельности (физика, электроника, машиностроение, биология, медицина и др.) [1,2]. Предполагается, что исследования этих материалов способны не только объяснить физические свойства материалов на микроскопическом уровне, предсказывать новые, ранее неизвестные, свойства материалов, но и ответить на вопрос: как создать материал с требуемыми свойствами?
Среди всего многообразия материалов с необычными свойствами можно выделить два широких класса объектов, которые имеют наибольший потенциал применения в технологиях ближайших лет и могут оказать существенное влияние на многие сферы жизни человека:
• наномасштабные материалы - искусственно созданные объекты, характерные размеры которых варьируются в пределах 0.1 — 100 нм;
• квазикристамические материалы - металлические соединения, обладающие регулярной, но непериодической структурой, получаемые в результате резкого охлаждения расплавов.
Электронная структура и атомная динамика квазикристалла г-А1СиЕе
транспорта в квазпкристалле.
Экспериментальные исследования атомной динамики данного квазикри-сталла были проведены в работах [53,54], а также наиболее полно в работе [55], где на основе экспериментальных данных но неупругому рассеянию нейтронов были получены парциальные колебательные спектры для всех элементов, входящих в квазикристалл. Теоретическое исследование колебательных свойств этого квазикристалла ограничивается лишь расчетами 1/1 аппроксиманта в рамках полуэмпирических моделей межатомного взаимодействия [56]. Однако, вопрос о допустимости этих моделей в случае таких структурно-сложных систем как аппроксимаиты квазикристаллов ставится под сомнение. Кроме этого, результаты полуэмпирических расчетов недостаточно хорошо воспроизводят экспериментальные данные и обладают низкой точностью.
2.1 Структура 1/1 аппроксиманта квазикристалла г-А1СиЕе
Среди подходов к описанию структуры квазикристаллов можно выделить два основных метода: метод проектирования и кластерный метод. В методе проектирования квазикристаллическая структура является результатом проектирования шестимерной решетки на реальное пространство, иррациональным образом расположенное по отношению к исходной шестимерной решетке [57, 58]. Кластерный подход заключается в заполнении пространства атомными конфигурациями, симметрия которых близка к икосаэдри-ческой симметрии квазикристаллов (кластеры Маккея и Бергмана [59,60]). При этом, как правило, в центре таких кластеров находится переходный металл, окруженный равноудаленными сферами других элементов, входящих в квазикристалл.
В настоящей работе была использована информация о структуре квази-