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高斯在物理领域的应用
应用范例一:
超短 X 射线/XUV(极紫外)源能够研究物质在高能激发下的初级反应。我们需要在超快时间尺度上了解分子中的这些过程。然而,由于每个体系的独特性和复杂性,当前的实验很难提供一个通用框架。本文主要介绍了一项关于分子中电子的超快能量松弛过程的研究。研究人员使用超短的X射线/极紫外(XUV)脉冲激发了分子,并观察了分子中电子的能量松弛过程。
高斯软件的作用:
Gaussian软件被用于计算分子的电子结构和电离光谱。研究人员使用了第三阶非Dyson代数图构造方法(nD-ADC(3))来计算不同分子的电离光谱。该方法考虑了所有的两空穴-粒子(2h1p)构型对每个态的贡献,并通过计算每个态的空穴构型的权重来确定其在电离光谱中的可见部分。通过这种方法,研究人员可以获得分子的电离光谱和电子结构信息,从而帮助确定2D和3D结构的电子相关特征能带的弛豫标度规律。
参考文献:
Ultrafast dynamics of correlation bands following XUV molecular photoionization. M. Hervé, et al. Nature Physics, 2021, 17: 327–331.
应用范例二:
共轭聚合物具有良好的电荷传输性能。在这种材料中,电荷的运动会受到自旋-晶格相互作用和自旋-轨道耦合的影响,从而导致自旋弛豫现象。本文章通过研究共轭聚合物中的自旋弛豫现象,揭示了电荷和自旋之间的相互作用,并提供了对电荷运动频率的定量研究。这对于设计和优化高迁移率有机材料在电子器件中的应用具有重要意义。
高斯软件的作用:
使用Gaussian软件计算共轭聚合物中的自旋混合参数γ2,以描述自旋-轨道耦合对自旋弛豫的影响程度。这些分布显示了共轭聚合物中不同位置的自旋混合程度。
参考文献:
Polaron spin dynamics in high-mobility polymeric semiconductors. Sam Schott, et al. Nature Physics, 2019, 15: 814–822.
应用范例三:
通过研究铜氧化物(cuprates)中的反铁磁相互作用对其特殊电子性质的影响。人们长期以来一直怀疑自旋涨落在cuprates的非凡电子性质中起着关键作用,但这些体系中反铁磁相互作用的重要性仍不清楚。本文通过研究铜氧化物(cuprates)中的反铁磁相互作用对其特殊电子性质的影响,并探讨如何在已接受的超交换机制中解释这一现象。
高斯软件的作用:
使用Gaussian软件计算模型来研究cuprates的电子结构,并揭示了反铁磁相互作用对其性质的影响。通过计算发现,反铁磁相互作用导致了电荷密度的收缩,同时也导致了4d轨道的占据。
参考文献:
Enhancement of superexchange due to synergetic breathing and hopping in corner-sharing cuprates. Nikolay A. Bogdanov, et al. Nature Physics, 2022, 18: 190–195.
应用范例四:
电荷迁移是指分子中的电子从一个原子或分子跃迁到另一个原子或分子的过程。这种过程在许多化学反应和光电器件中都起着重要作用。高时间分辨率的光学光谱技术是一种用于研究分子中电荷迁移过程的实验技术,它可以提供有关电荷迁移过程的详细信息。本文探讨了如何使用高时间分辨率的光学光谱技术来研究分子中的电荷迁移过程,并使用量子力学来模拟这些过程。这项研究对于理解分子中的电荷转移过程以及开发新的光电器件和化学反应机制具有重要意义。
高斯软件的作用:
Gaussian软件被用于模拟分子中的电荷迁移过程。具体来说,他们使用了多组态时间相关哈密顿量动力学(MCTDH)方法来计算分子的电子波函数。然后,他们使用了基于MCTDH结果的ATAS模拟来模拟实验结果,并比较了模拟结果和实验结果。
参考文献:
Decoherence and revival in attosecond charge migration driven by non-adiabatic dynamics. Danylo T. Matselyukh, et al. Nature Astronomy, 2022, 18: 1206-1213.