Vol. 50 (2014), Issue 5, p. 76-83

Динамика локализации электрона в низкочастотном электрическом поле в нанотримере с учётом влияния недиссипативной матрицы

Abstract

УДК 538.9+539.189.1

В этой статье исследуется динамика электрона в трёхцентровом нанокластере, который внедрён в недиссипативную матрицу и находится под влиянием периодического электрического поля. Предложенная модель использует гамильтониан Холстейна, в который включены дополнительные слагаемые, учитывающие воздействие на нанокластер внешнего электрического поля и влияние на него недиссипативной матрицы. При этом трёхцентровый нанокластер рассматривается вместе с лигандным окружением его центров и учитывается взаимодействие электрона с локальными колебаниями лигандного окружения. Получена система дифференциальных уравнений, которая решена численно при разных величинах модельных параметров (внутренних и внешних). Выявлены различные режимы распределения электронной плотности в нанотримере. Подход, представленный здесь, фокусирует внимание на учёте влияния низкочастотного электрического поля. Проанализированы временная динамика электронной подсистемы тримерного нанокластера и распределение энергии по внутрикластерным модам его колебательной подсистемы, а также роль внешней моды матрицы, взаимодействующей с внутрикластерными модами. Выявлено, что в зависимости от определённой комбинации внутренних и внешних параметров данной модели может происходить как накопление (локализация) электронной плотности на любом из центров нанотримера, так и делокализация электронной плотности между двумя или даже тремя его центрами. В свою очередь распределение электронной плотности в тримере влияет на его дипольный момент, и тем самым определяет поляризационные свойства такого рода композиционного материала.

Ключевые слова: трёхцентровый нанокластер, режимы распределения электронной плотности, недиссипативная матрица, периодическое электрическое поле, электрон-колебательное взаимодействие.

This paper studies the dynamics of an electron in a three-center nanocluster that is embedded in the non-dissipative matrix and is influenced by a periodic electric field. The proposed model uses the Holstein's Hamiltonian, in which the additional addends taking into account the action with the external electric field and the effect of non-dissipative matrix are included. With that, the three-center nanocluster is considered together with the ligand environment of its centers and the interaction of an electron with local vibrations in the ligand environment is taken into account. The obtained system of differential equations is solved numerically for different values of model parameters (internal and external). The various regimes of the electron density distribution in the nanotrimer are identified. The approach presented here focuses attention on the account of the influence of the low-frequency electric field. Both the temporal dynamics of the electronic subsystem of trimeric nanocluster and the energy distribution between the intracluster vibrational modes of its vibrational subsystems are analyzed. In addition, the role of an external mode of the matrix interacting with the intracluster modes is revealed. It is found that depending on the certain combination of the internal and external parameters of the given model either an accumulation (localization) of the electron density at any of the nanotrimer centers or a delocalization of the electron density between two or even three of its centers can occur. In turn, the electron density distribution in the trimer affects its dipole moment, and thereby determines the polarization properties of such composite material.

Keywords: three-center nanocluster, regimes of electron density distribution, non-dissipative matrix, periodic electric field, electron-vibrational interaction.

Download full-text PDF. 2990 downloads

Menu

Vol. 50 (2014), Issue 5, p. 76-83

Динамика локализации электрона в низкочастотном электрическом поле в нанотримере с учётом влияния недиссипативной матрицы

Abstract