自旋給電子結構計算帶來什麼影響?

時間 2021-06-02 18:49:21

1樓:激發態的數物演算法

先自答乙個

自旋對電子結構計算產生的影響

1) 自旋是微觀物理特有的物理量,巨集觀物理沒有對應;

2) 自旋的出現,帶來三大結果,一是泡利不相容(閉殼層和開殼層得分開處理,氧氣分子的自旋三重態為上上不成鍵、下下不成鍵、上下不成鍵),二是自旋角動量和軌道角動量的耦合(造成反塞曼效應),三是固體中的開殼層電子的自旋方向一致時,因為交換作用而出現磁性;

3) 電子結構計算時,第二種結果不用考慮。第一種結果是分子計算時需要考慮的,第三種情況是週期性計算時需要考慮的。在週期性結構計算不顯性地告訴使用者這利用了開殼層技術,需要使用者自己琢磨。

但不管是分子還是週期性結構,都可以分為開殼層和閉殼層。

4) 具體操作時,分子計算需要設定自旋多重度,週期型結構計算需要設定「spin」(意思是是否考慮自旋)。分子的自旋多重度並不複雜,記住一些特例便可,比如氧氣分子。週期性結構的自旋多重度更容易,系統都可以幫你設定好了。

5) 關於計算原理,如果使用者設定了自旋多重度,那麼系統會根據自旋多重度把波函式psi設定為alpha、beta、gamma、等(不會很難,用到就知道了),那麼軌道的密度就分為rou(alpha)、rou(beta)、rou(gamma)、---、等。看起來很複雜,其實就是改變自旋的方向而已,向上為1/2,向下-1/2。那麼你可能有疑問了,密度由幾部分組成,如何積分啊?

沒事,只是積分專案多了而已,SCF-MO的實質沒有改變

6) 自旋多重度對分子和週期性結構的影響並不完全一致,以能量例子,自旋多重度的增大,以為著沒有好好配對,沒有舒坦好的狀態,顯然要比配對好的狀態更不穩定,表現為能量更高(束縛態的能級都是負值),換句話說,能級沒那麼負。對於週期性結構而言,由於自旋方向一致,會產生電磁能,這種能量是自由態的,能級是正值,所以週期性結構的鍵能必須更低(能量守恆啊),換句話說,能級要更負了!!!

拋磚引玉。請大家不吝賜教。

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