张量力对原子核性质的影响(英文)

最近一段时期, 对张量力性质研究成为原子核结构研究的热点之一。 基于自洽的Skyrme平均场理论讨论了张量力研究的最新进展。 同时, 讨论了张量力和Skyrme能量密度中的中心交换项对原子核单粒子态的演化以及多极巨共振的贡献。 发现考虑张量力贡献后,利用Skyrme平均场计算可以基本描述Z=50和N=82原子核单粒子态演化的实验结果。而张量力对于原子核电多极巨共振基本没有影响,只对其低能集体态有一定的影响。 张量力的引入使得原子核磁单极巨共振的能量和强度发生显著的改变。 通过对数值结果的分析,发现张量力会产生吸引的粒子-空穴剩余相互作用。The impact of the tensor force on the properties of finite nuclei is discussed by analyzing the spin orbit splittings and the multipole giant resonances in nuclei. It is found that the tensor force do plays an important role in nuclear structure. The experimental isospin dependence of the spin orbit splitting is very well depicted when the tensor force is included. The tensor force has a larger effect on the spin flip magnetic dipole states than on the natural parity isoscalar quadrupole(2+) states. By analyzing the modifications to the Hartree Fock mean field induced by the tensor terms,and the specific features of the residual particle hole tensor interaction,we find that the tensor force gives an attractive contribution to the particle hole matrix elements.     

原子核物理中的协变密度泛函理论

文章介绍了原子核协变密度泛函理论的历史发展、理论框架、对原子核基态和激发态的描述以及在一些交叉学科领域的应用。首先,通过回顾原子核物理研究中的几个重要里程碑并结合二十一世纪原子核物理面临的机遇和挑战,对当前核物理的研究热点和重要课题进行了介绍。随后系统介绍了原子核协变密度泛函理论,内容包括协变密度泛函理论的历史发展、一般理论公式、介子交换模型、点耦合模型、交换项、张量相互作用、物理观测量的计算公式等。协变密度泛函理论的应用包括原子核基态性质和激发态性质的描述以及在核天体物理与标准模型检验中的应用。其中,基态性质包括原子核结合能、半径、单粒子能级、共振态、磁矩、晕现象等。激发态性质包括原子核磁转动、低激发态性质、集体转动、量子相变、集体振动等。在核天体物理与标准模型检验的应用中,主要以核纪年法测算宇宙年龄和Cabibbo-Kobayashi-Maskawa矩阵的幺正性检验等为例,介绍协变密度泛函理论在交叉学科领域的应用。     

相对论平均场理论中的张量项对自旋-轨道劈裂的影响

在相对论平均场理论中引入同位旋标量-矢量介子ω张量项, 以²⁰⁸Pb为例,研究了张量项对原子核平均势场、介子场、自旋-轨道耦合势、单粒子能级的自旋-轨道劈裂和原子核壳层结构等的影响.结果发现张量项对核子平均势的影响主要表现在原子核的表面.随着张量耦合强度的增加, 自旋-轨道耦合势增强,单粒子能级的自旋-轨道劈裂增大,从而导致原子核单粒子能级的壳层结构发生很大变化,传统幻数所对应的主壳消失, 新的主壳出现.     

含时密度泛函理论及应用的最新发展

密度泛函理论在材料计算研究领域得到了广泛的应用,然而它无法处理含时问题和材料的激发态性质。Runge-Gross定理奠定了含时密度泛函理论的基础,为研究这两类问题提供了有效的手段。经过三十多年的发展,含时密度泛函已被应用到量子化学、材料计算等多个领域,人们也更加了解其优势和不足。目前,含时密度泛函理论和方法仍在迅速发展。本文简要回顾含时密度泛函方法的发展历史,介绍近年来含时密度泛函在理论和应用方面的一些重要进展,总结当前在含时密度泛函领域存在的重要难题以及面临的挑战,展望其发展方向和趋势。     

反常霍尔效应理论的研究进展

文章介绍了在铁磁性材料中反常霍尔效应的发现及其机制研究的历史；阐述了反常霍尔效应理论研究最近取得的重大进展，即倒空间中布洛赫态的贝里曲率（规范场）特性决定了霍尔电导率；同时指出，建立系统地解释反常霍尔效应机制的理论仍然是一个挑战性的任务．     

反常霍尔效应理论的研究进展

文章介绍了在铁磁性材料中反常霍尔效应的发现及其机制研究的历史;阐述了反常霍尔效应理论研究最近取得的重大进展,即倒空间中布洛赫态的贝里曲率(规范场)特性决定了霍尔电导率;同时指出,建立系统地解释反常霍尔效应机制的理论仍然是一个挑战性的任务.     

含铀化合物UAl3和USn3电子结构的密度泛函研究

用第一性原理的全势能LMTO密度泛函能带计算方法研究了具有简单立方Cu3Au结构的含U化合物UX3(X=Al,Sn)的电子结构.对于重原子U的相对论效应,除了用标量相对论加以修正外,还加入了自旋-轨道耦合的修正.研究结果定性地说明了由于不同的交换关联电子势场的作用,在这两种结构相同的含U合金中,U的5f电子态具有完全不同的性质,即在UAl3和USn3中U的5f态分别表现为巡游扩展态和局域态行为,通过Stuttgart-fatband分析,定量地对上述结论予以佐证.同时,还解决了现存的有关理论研究之间的分歧,得出了与实验结果更为相符的上述两种含U合金体系电子结构的计算结果.     

密度泛函理论研究氧空位对HfO2晶格结构和电学特性影响?

HfO2因高k值、热稳定性良好和相对Si导带偏移良好等特点,作为电荷俘获型存储器栅介质材料得到了广泛研究。为了明确高k俘获层提高CTM电荷俘获效率的原因,运用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了氧空位引起HfO2的晶格变化及其影响计算结果显示优化后氧空位最近邻氧原子间距明显减小,次近邻O与Hf间距变化稍小。优化后氧空位明显改变局部晶格,而对较远晶格影响逐渐减弱,即引起了局部晶格变化深能级和导带电子态密度主要是Hf原子贡献,而价带则是O原子贡献。优化后各元素局部电子态密度和总电子态密度都明显大于未优化体系,局部电子态密度之和比总电子态密度小。优化后俘获电荷主要在氧空位周围和相邻氧原子上,而未优化时电荷遍布整个体系。优化后缺陷体系电荷局域能增大,电荷量增加时未优化体系电荷局域能明显减小,即晶格变化无饱和特性对电荷局域影响大。说明晶格变化对电荷的俘获能力较强,有利于改善存储器特性。     

含铀化合物UAl3和USn3电子结构的密度泛函研究

用第一性原理的全势能LMTO密度泛函能带计算方法研究了具有简单立方Cu₃Au 结构的含U化 合物UX₃(X=Al, Sn)的电子结构.对于重原子U的相对论效应，除了用标量相对论 加以修正 外，还加入了自旋-轨道耦合的修正.研究结果定性地说明了由于不同的交换关联电子势场的 作用，在这两种结构相同的含U合金中，U的5f电子态具有完全不同的性质，即在UAl_{3< /sub>和US n3中U的5f态分别表现为巡游扩展态和局域态行为，通过St 关键词： 铀化合物 电子态 密度泛函理论 自旋-轨道耦合}     

原子核结构的相对论第一性原理研究

过去几十年中,原子核物理的相对论密度泛函理论得到很大发展,可以成功地描述各种原子核现象。文章阐述在相对论框架下研究原子核多体问题的必要性,介绍原子核物理中相对论密度泛函理论的基本概念,回顾相对论密度泛函理论在描述原子核基态、手征转动和动力学过程等方面的应用,讨论基于原子核物理的相对论第一性原理研究,即完全自洽的相对论Brueckner—Hartree—Fock理论,构建微观普适的密度泛函的基本思想。     

基于密度泛函理论的高精度有机分子化学位移在线计算系统平台

近年来,随着计算化学理论的不断突破,以及计算硬件性能的大幅提高,基于第一性原理针对有机分子开展¹H和¹³C核磁共振化学位移的精确计算技术也取得了很大进展,部分方法已经逐步用于较大分子及较复杂分子体系的准确预测．本文建立了一个基于密度泛函理论的高精度有机分子化学位移在线计算系统平台,能够在线交互式完成分子量小于800的分子的化学位移计算服务．该系统平台工具能加快构建分子结构与核磁共振谱图的映射关系过程,为有机分子核磁共振谱图的高效指认,以及结构精确解析提供一个新的有力支撑．     

利用密度泛函理论研究六种多环芳烃的分子结构以及拉曼光谱

利用DFT理论B3LYP/6-31+G(d, p)方法对六种PAHs分子进行理论计算, 可以得到六种多环芳烃分子的分子构型信息, 其中包括具体的键长、键角以及整个分子的长宽信息, 从而为我们能够更加深入地理解稠环芳烃的大小与环糊精内腔的尺寸匹配效应对SERS增强效果的影响提供了理论依据; 还利用Gaussview对这些分子的拉曼光谱给出具体的峰位, 并对计算出的六种多环芳烃的拉曼光谱进行主要峰位的指认。通过与实验测得拉曼光谱的对应关系, 从而对实验所得的拉曼光谱在理论上进行了有力的补充。     

三碘甲状腺素团簇结构与光谱性质的密度泛函理论研究

我们利用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/Lan12mb基组水平上,得到了三碘甲状腺素团簇的几何和电子结构.在此基础上,利用含时密度泛函理论(TDDFT),使用相同的基组和采用极化连续介质模型(PCM),对其溶剂效应下的吸收光谱进行研究．研究结果表明,优化所得三碘甲状腺素团簇的对称性为C₁;在基态稳定结构基础上,研究了该分子的红外和拉曼分子振动谱特性,同时研究了其输运性质,即三碘甲状腺素团簇为p型输运材料;通过含时密度泛函理论,在优化好的基态结构基础上,又计算了它的溶剂效应,进一步得出该分子在水溶剂中的吸收光谱特性.     

Mean Spherical Approximation-Based Partitioned Density Functional Theory

Previous literature claims that the density functional theory for non-uniform non-hard sphere interaction potential fluid can be improved on by treating the tail part by the third order functional perturbation expansion approximation (FPEA) with the symmetrical and intuitive consideration-based simple function C0(3)(r1, r2, r3) =ζ∫ dr4a(r4 - r1)a(r4 - r2)a(r4 - r3) as the uniform third order direct correlation function (DCF) for the tail part,here kernel function a(r) = (6/πσ3)Heaviside(σ/2 - r). The present contribution concludes that for the mean spherical approximation-based second order DCF, the terms higher than second order in the FPEA of the tail part of the non-uniform first order DCF are exactly zero. The reason for the partial success of the previous a kernel function-based third order FPEA for the tail part is due to the adjustable parameter ζ and the short range of the a kernel function.Improvement over the previous theories is proposed and tested.     

Mean Spherical Approximation-Based Partitioned Density Functional Theory

Previous literature claims that the density functional theory for non-uniform non-hard sphere interaction potential fluid can be improved on by treating the tail part by the third order functional perturbation expansion approximation (FPEA) with the symmetrical and intuitive consideration-based simple function C0^(3)(r1, r2, r3) =(∫dr4a(r4-r1)a(r4-r2)a(r4-r3) as the uniform third order direct correlation function (DCF) for the tail part,here kernel function a(r) = (6/πσ^3)Heaviside(σ/2 - r). The present contribution concludes that for the mean spherical approximation-based second order DCF, the terms higher than second order in the FPEA of the tail part of the non-uniform first order DCF are exactly zero. The reason for the partial success of the previous a kernel function-based third order FPEA for the tail part is due to the adjustable parameter ξ and the short range of the a kernel function.Improvement over the previous theories is proposed and tested.