Управление локализацией электрона в пентамерных нанокластерах различных конфигураций во внешнем электрическом поле

Abstract

УДК 538.9+539.1.01+539.189

Предложена минимальная теоретическая модель для описания динамики локализации обобществлённого электрона в пентамерном нанокластере во внешнем низкочастотном электрическом поле с учётом электрон-колебательного взаимодействия. На её основе получена система дифференциальных уравнений относительно временных зависимостей амплитуд вероятности нахождения электрона на различных центрах пентамера. Эта модель применяется для описания пентамеров линейной и плоско-квадратной конфигураций. Для этих двух типов геометрической конфигурации пентамеров проведены численные расчёты при различных значениях модельных параметров. Предложенная модель характеризуется тем, что центры нанокластера рассматриваются как слабо туннельно-связанные, причем существенную роль играет электрон-колебательная связь с лигандным окружением на каждом из его центров. При этом туннелирование учитывается только между ближайшими центрами нанокластера, а сами центры, рассматриваемые совместно с их лигандным окружением, считаются эквивалентными. Выявлена управляющая роль внешнего электрического поля, которая состоит в том, что вариации его частоты и амплитуды напряжённости позволяют реализовать различные режимы электронной локализации в пентамерном нанокластере и регулировать присущие им характеристики. Полученные режимы распределения электронной плотности в нанокластере характеризуются формой временной зависимости, длительностью полной локализации электрона на кластерных центрах и скоростью межцентрового переключения локализации электрона.

Ключевые слова: пентамерный нанокластер, лигандное окружение, электрон-колебательное взаимодействие, низкочастотное электрическое поле, локализация электрона.

A minimal theoretical model for describing the dynamics of localization of a shared electron in a pentamer nanocluster in an external low-frequency electric field, taking into account the electron-vibrational interaction, is proposed. Based on the given model, the system of differential equations was obtained regarding the time dependences of amplitudes of the probability of finding an electron on different centers of a pentamer. This model was used to describe the pentamers of linear and square-planar configurations. For those two types of the pentamer configuration, the numerical calculations were performed at different values of model parameters. The proposed model is characterized by the fact that the centers of the nanocluster are considered as weakly tunnel-coupled, and the electron-vibrational coupling with the ligand environment on each of its centers plays a significant role. Moreover, tunneling is taken into account only between the nearest centers of the nanocluster while the cluster centers are considered equivalent. The control role of an external electric field was revealed so that the variations of its amplitude and frequency allowed to realize the various electron localization regimes in the pentamer nanocluster. By setting up the values of those electric field parameters, the duration of the full localization of an electron at a certain cluster center (or centers) was regulated, as well as the rate of switching the localization of an electron to another cluster center (or centers), and the overall distribution of electron density in the nanocluster.

Keywords: pentamer nanocluster, ligand environment, electron-vibrational interaction, low-frequency electric field, electron localization.

Download full-text PDF. 29 downloads

Menu

Vol. 61 (2025), Issue 3, p. 52-60

Управление локализацией электрона в пентамерных нанокластерах различных конфигураций во внешнем электрическом поле

Abstract