L'idée principale de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) est que l'effet d'un potentiel sur un système d'électrons en interaction peut être décrit en termes de densité d'électrons. La DFT est limitée aux états fondamentaux dans les modèles actuels, les états excités ne sont pas inclus. Cependant, Tim Gould de l'Université Griffith en Australie et son équipe ont finalement découvert un moyen de contourner cette limitation.
Étudier le comportement des électrons
Les modèles d'échange-corrélation, qui simplifient le comportement des électrons en utilisant certains états limites, forment le cœur de la DFT. Grâce à cette simplification, la DFT peut modéliser les états fondamentaux de grands systèmes électroniques. Les cas d'intérêt peuvent être traités à l'aide d'une version de la théorie connue sous le nom de DFT d'ensemble, mais les systèmes plus grands sont difficiles en termes de calcul en raison des modèles de variation-corrélation plus complexes de cette théorie. Lorsque la densité électronique était suffisamment faible, Gould et ses collègues ont constaté que ces difficultés disparaissaient et que leur modèle de gestion des états excités devenait aussi simple que ceux utilisés pour la DFT ordinaire. Alors la DFT standard est suffisante. En revanche, lorsque la densité électronique est élevée, les difficultés sont grandement simplifiées et des solutions exactes sont possibles.
États quantiques des électrons
Pourquoi la simplification est-elle possible dans deux cas limites ? Selon Gould, les électrons à faible densité s'évitent activement. Il est possible de les considérer comme des particules classiques, bien qu'elles aient toujours une nature quantique. Lorsque la densité est élevée, les électrons sont dans un état quantique avec des propriétés facilement calculables.
Le juste milieu entre ces deux extrêmes est occupé par des molécules et des matériaux réels. En combinant des échantillons de faible et de haute densité, Gould et ses collègues ont pu approximer les énergies d'excitation de l'hydrogène moléculaire à toutes les longueurs de liaison. Les chercheurs souhaitent appliquer cette stratégie aux catalyseurs, aux LED et à d'autres matériaux technologiques importants.
Source : physics.aps.org/articles/v16/s29
Günceleme: 10/03/2023 13:32