扩展哈伯德模型中原子团簇的结构和热力学性质研究

郑晓军; 张俊; 黄忠兵

doi:10.7498/aps.59.3897

摘要

采用数值精确对角化方法，在加入了近邻电子库仑排斥作用的扩展哈伯德模型中对原子数N=5和N=6的原子团簇进行了研究.首先得到了对应于不同强度的电子在位库仑作用能U、近邻排斥作用能V，以及不同电子填充数的团簇的优化结构和相应的总自旋S.研究结果表明，电子的近邻排斥能V的引入会使团簇向成键数目减少的链状或星状结构改变.然后结合团簇的能级特征，分析了团簇的热容和磁化率等热力学特性，其中热容曲线的峰值位置可由团簇的低能激发给出合理的

关键词:

Abstract

By using a numerical exact diagonalization method, the properties of atomic clusters with atom number N=5 and N=6 are investigated in the framework of the extended Hubbard model. The optimized structure and the corresponding total spin S are obtained both as a function of Hubbard onsite interaction U, nearest-neighbor Coulomb repulsion V and filling number of electrons. Results show that with V increasing, the optimized structure of cluster turns into a chain or star-like structure with fewer bonds. The thermodynamic properties are also analyzed based on the distribution of energy levels of cluster with an optimized structure.

Keywords:

作者及机构信息

1.
湖北大学物理学与电子技术学院,武汉 430062

基金项目: 湖北省教育厅青年基金(批准号:Q200610001)和国家自然科学基金(批准号:10674043)资助的课题.

Authors and contacts

1.
湖北大学物理学与电子技术学院,武汉 430062

参考文献

[1]	［1］Wang G H 2003 Cluster Physics (Shanghai: Shanghai Science and Technology Press) pp1—9 (in Chinese) ［王广厚 2003 团簇物理学 (上海：上海科学技术出版社) 第1—9页］
[2]	［2］BjSrnholm S 1990 Contem. Phys. 31 309
[3]	［3］Billas I M L, Chtelain A, de Heer W A 1994 Science 265 1682
[4]	［4］Apsel S E, Emert J W, Deng J, Bloomfield L A 1996 Phys. Rev. Lett. 76 1441
[5]	［5］Yamamoto Y, Miura T, Suzuki H 2002 Phys.Ｒev. Lett.93 116801
[6]	［6］Paster G M, Dorantes-Dvila J, Bennemann K H 1989 Phys. Ｒev.B 40 7642
[7]	［7］Felix-Medina R, Dorantes-Dacila H, Pastor G M 2003 Phys. Ｒev.B 67 094430
[8]	［8］Yang Z, Yan Y L, Zhao W J, Lei X L, Ge G X, Luo Y H 2007 Acta Phys. Sin. 56 2590 (in Chinese) ［杨致、闫玉丽、赵文杰、雷雪玲、葛桂贤、罗有华 2007 56 2590］
[9]	［9］Ren F Z, Wang Y X, Tian F Y, Zhao W J, Lou Y H 2008 Acta Phys. Sin. 57 2165 (in Chinese) ［任凤竹、王渊旭、田付阳、赵文杰、罗有华 2008 57 2165］
[10]	］Li X B, Luo J S, Guo Y D, Wu W D, Wang H Y, Tang Y J 2008 Acta Phys. Sin. 57 4857 (in Chinese) ［李喜波、罗江山、郭云东、吴卫东、王红艳、唐永建 2008 57 4857］
[11]	］Xu Y, Wang X L, Zeng Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 S72 (in Chinese) ［徐勇、王贤龙、曾雉 2009 58 S72］
[12]	］Chen X, Peng X, Deng K M, Xiao C Y, Hu F L, Tan W S 2009 Acta Phys. Sin. 58 5370 (in Chinese) ［陈宣、彭霞、邓开明、肖传云、胡凤兰、谭伟石 2009 58 5370］
[13]	］Li X B, Wang H Y, Luo J S, Wu W D, Tang Y J 2009 Acta Phys. Sin. 58 6134 (in Chinese) ［李喜波、王红艳、罗江山、吴卫东、唐永建 2009 58 6134］
[14]	］Paster G M, Hirsch R, Mühlschlegel B 1994 Phys. Ｒev. Lett. 72 3879
[15]	］Paster G M, Dorantes-Dvila J, Pick S, Dreysse H 1995 Phys. Ｒev. Lett. 75 326
[16]	］Paster G M, Dorantes-Dvila J 1996 Mater. Sci. Eng. A 217—218 286
[17]	］Rodriguez-López J L, Dorantes-Dvila J, Paster G M 1998 Phys. Rev. B 57 1040
[18]	］López-Urias F, Paster G M, Bennemann K H 2000 J. Appl. Phys. 87 4909
[19]	］López-Sandoval R, Paster G M 2004 J. Phys.: Condens. Matter 16 S2223
[20]	］López-Urias F, Paster G M 2005 J. Magn. Magn. Mater. 294 27
[21]	］Shibata Y, Nishimoto S, Ohta Y 2001 Phys. Ｒev. B 64 235107
[22]	］Onari S, Arita R, Kuroki K, Aoki H 2004 Phys. Ｒev.B 70 094523
[23]	］Penc K, Mila F 1994 Phys. Rev.B 49 9670
[24]	］Clay R T, Sandvik A W, Campbell D K 1999 Phys. Rev.B 59 4665
[25]	］Nakamura M 2000 Phys. Rev.B 61 16377
[26]	］Murakami M 2000 J. Phys. Soc. Jpn. 69 1113
[27]	］Onozawa M, Fukumoto Y, Oguchi A, Mizuno Y 2000 Phys. Rev.B 62 9648
[28]	］Esirgen G, Schuttler H B, Bickers N E 1999 Phys. Rev. Lett. 82 1217
[29]	］Merino J, McKenzie R H 2001 Phys. Rev. Lett. 87 237002

施引文献

[1]	［1］Wang G H 2003 Cluster Physics (Shanghai: Shanghai Science and Technology Press) pp1—9 (in Chinese) ［王广厚 2003 团簇物理学 (上海：上海科学技术出版社) 第1—9页］
[2]	［2］BjSrnholm S 1990 Contem. Phys. 31 309
[3]	［3］Billas I M L, Chtelain A, de Heer W A 1994 Science 265 1682
[4]	［4］Apsel S E, Emert J W, Deng J, Bloomfield L A 1996 Phys. Rev. Lett. 76 1441
[5]	［5］Yamamoto Y, Miura T, Suzuki H 2002 Phys.Ｒev. Lett.93 116801
[6]	［6］Paster G M, Dorantes-Dvila J, Bennemann K H 1989 Phys. Ｒev.B 40 7642
[7]	［7］Felix-Medina R, Dorantes-Dacila H, Pastor G M 2003 Phys. Ｒev.B 67 094430
[8]	［8］Yang Z, Yan Y L, Zhao W J, Lei X L, Ge G X, Luo Y H 2007 Acta Phys. Sin. 56 2590 (in Chinese) ［杨致、闫玉丽、赵文杰、雷雪玲、葛桂贤、罗有华 2007 56 2590］
[9]	［9］Ren F Z, Wang Y X, Tian F Y, Zhao W J, Lou Y H 2008 Acta Phys. Sin. 57 2165 (in Chinese) ［任凤竹、王渊旭、田付阳、赵文杰、罗有华 2008 57 2165］
[10]	］Li X B, Luo J S, Guo Y D, Wu W D, Wang H Y, Tang Y J 2008 Acta Phys. Sin. 57 4857 (in Chinese) ［李喜波、罗江山、郭云东、吴卫东、王红艳、唐永建 2008 57 4857］
[11]	］Xu Y, Wang X L, Zeng Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 S72 (in Chinese) ［徐勇、王贤龙、曾雉 2009 58 S72］
[12]	］Chen X, Peng X, Deng K M, Xiao C Y, Hu F L, Tan W S 2009 Acta Phys. Sin. 58 5370 (in Chinese) ［陈宣、彭霞、邓开明、肖传云、胡凤兰、谭伟石 2009 58 5370］
[13]	］Li X B, Wang H Y, Luo J S, Wu W D, Tang Y J 2009 Acta Phys. Sin. 58 6134 (in Chinese) ［李喜波、王红艳、罗江山、吴卫东、唐永建 2009 58 6134］
[14]	］Paster G M, Hirsch R, Mühlschlegel B 1994 Phys. Ｒev. Lett. 72 3879
[15]	］Paster G M, Dorantes-Dvila J, Pick S, Dreysse H 1995 Phys. Ｒev. Lett. 75 326
[16]	］Paster G M, Dorantes-Dvila J 1996 Mater. Sci. Eng. A 217—218 286
[17]	］Rodriguez-López J L, Dorantes-Dvila J, Paster G M 1998 Phys. Rev. B 57 1040
[18]	］López-Urias F, Paster G M, Bennemann K H 2000 J. Appl. Phys. 87 4909
[19]	］López-Sandoval R, Paster G M 2004 J. Phys.: Condens. Matter 16 S2223
[20]	］López-Urias F, Paster G M 2005 J. Magn. Magn. Mater. 294 27
[21]	］Shibata Y, Nishimoto S, Ohta Y 2001 Phys. Ｒev. B 64 235107
[22]	］Onari S, Arita R, Kuroki K, Aoki H 2004 Phys. Ｒev.B 70 094523
[23]	］Penc K, Mila F 1994 Phys. Rev.B 49 9670
[24]	］Clay R T, Sandvik A W, Campbell D K 1999 Phys. Rev.B 59 4665
[25]	］Nakamura M 2000 Phys. Rev.B 61 16377
[26]	］Murakami M 2000 J. Phys. Soc. Jpn. 69 1113
[27]	］Onozawa M, Fukumoto Y, Oguchi A, Mizuno Y 2000 Phys. Rev.B 62 9648
[28]	］Esirgen G, Schuttler H B, Bickers N E 1999 Phys. Rev. Lett. 82 1217
[29]	］Merino J, McKenzie R H 2001 Phys. Rev. Lett. 87 237002

[1]	姜福仕, 王伟华, 李鸿明, 王清, 董闯. Ni-Al-Cr合金中团簇加连接原子模型的第一性原理计算. , 2022, 71(20): 207101. doi: 10.7498/aps.71.20221036
[2]	李昌, 侯兆阳, 牛媛, 高全华, 王真, 王晋国, 邹鹏飞. Ti₃Al合金凝固过程晶核形成及演变过程的模拟研究. , 2022, 71(1): 016101. doi: 10.7498/aps.71.20211415
[3]	周晓凡, 樊景涛, 陈刚, 贾锁堂. 光学腔中一维玻色-哈伯德模型的奇异超固相. , 2021, 70(19): 193701. doi: 10.7498/aps.70.20210778
[4]	高明, 邓永和, 文大东, 田泽安, 赵鹤平, 彭平. 快凝Pd₈₂Si₁₈合金原子团簇的演化特性及遗传机制. , 2020, 69(4): 046401. doi: 10.7498/aps.69.20190970
[5]	王同, 胡小刚, 吴爱民, 林国强, 于学文, 董闯. 以团簇加连接原子模型解析Cr-C共晶成分. , 2017, 66(9): 092101. doi: 10.7498/aps.66.092101
[6]	洪海莲, 董闯, 王清, 张宇, 耿遥祥. 面心立方固溶体合金的团簇加连接原子几何模型及典型工业合金成分解析. , 2016, 65(3): 036101. doi: 10.7498/aps.65.036101
[7]	危洪清, 龙志林, 许福, 张平, 唐翌. Cu45Zr55-xAlx (x=3, 7, 12)块体非晶合金的第一性原理分子动力学模拟研究. , 2014, 63(11): 118101. doi: 10.7498/aps.63.118101
[8]	张春艳, 赵清, 傅立斌, 刘杰. 飞秒强激光场中氢原子团簇的各向异性膨胀. , 2012, 61(14): 143601. doi: 10.7498/aps.61.143601
[9]	陈季香, 羌建兵, 王清, 董闯. 以最大原子密度定义合金相中的第一近邻团簇. , 2012, 61(4): 046102. doi: 10.7498/aps.61.046102
[10]	郝传璞, 王清, 马仁涛, 王英敏, 羌建兵, 董闯. 体心立方固溶体合金中的团簇+连接原子结构模型. , 2011, 60(11): 116101. doi: 10.7498/aps.60.116101
[11]	林民东, 朱娟娟, 王伟, 周邦新, 刘文庆, 徐刚. 核反应堆压力容器模拟钢中富Cu原子团簇的析出与嵌入原子势计算. , 2010, 59(2): 1163-1168. doi: 10.7498/aps.59.1163
[12]	林秋宝, 李仁全, 文玉华, 朱梓忠. Wn(n=3—27)原子团簇结构的第一性原理计算. , 2008, 57(1): 181-185. doi: 10.7498/aps.57.181
[13]	王清, 羌建兵, 王英敏, 夏俊海, 林哲, 张新房, 董闯. Cu-Zr-Ti系Cu基块体非晶合金的形成和成分优化. , 2006, 55(1): 378-385. doi: 10.7498/aps.55.378
[14]	翟国庆, 张邦俊, 叶高翔. 具有排斥相互作用的原子团簇非平衡系统研究. , 2005, 54(4): 1557-1563. doi: 10.7498/aps.54.1557
[15]	李邵辉, 王成, 刘建胜, 王向欣, 李儒新, 倪国权, 徐至展. 飞秒强激光场中大尺寸氩团簇爆炸机理的实验研究. , 2005, 54(2): 636-641. doi: 10.7498/aps.54.636
[16]	朱频频, 刘建胜, 徐至展. Ar原子团簇与飞秒强激光相互作用产生的高能离子计算. , 2004, 53(3): 803-807. doi: 10.7498/aps.53.803
[17]	叶子燕, 张庆瑜. 低能Pt原子团簇沉积过程的分子动力学模拟. , 2002, 51(12): 2798-2803. doi: 10.7498/aps.51.2798
[18]	林景全, 张杰, 李英骏, 陈黎明, 吕铁铮, 滕浩. 原子团簇对飞秒激光的吸收. , 2001, 50(3): 457-461. doi: 10.7498/aps.50.457
[19]	罗成林, 周延怀, 张　益. 镍原子团簇几何结构的紧束缚方法模拟　. , 2000, 49(1): 54-56. doi: 10.7498/aps.49.54
[20]	黎军, 仝晓民, 李家明. 钴原子团簇电子结构的理论研究. , 1995, 44(11): 1727-1733. doi: 10.7498/aps.44.1727

计量

文章访问数: 10015
PDF下载量: 1019
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板