اثرات نسبیتی در مطالعۀ خواص ساختاری و الکترونی UO2 در چارچوب DFT+U

Abstract

الکترون‌های اوربیتال‌های نزدیک هستۀ اتم‌های سنگین سرعت‌های قابل مقایسه با سرعت نور در خلأ دارند. لذا جهت مطالعۀ خواص بلورهای حاوی اتم‌های سنگین، لازم است که اثرات نسبیتی به حساب آورده شوند. در این پژوهش، با استفاده از روش ابتدا به ساکن DFT+U ما ساختار الکترونی و خواص هندسی دی اکسید اورانیوم UO2 در چارچوب فرمولبندی‌های کاملاً نسبیتی، نسبیتی نرده‌ای، و غیرنسبیتی محاسبه کرده و با هم مقایسه کرده‌ایم. نشان داده شده است که: (الف)- روش غیرنسبیتی نتایجی بسیار متفاوت با تجربه را برای ثابت شبکه و گاف انرژی می دهد و (ب)- در حالت کاملاً نسبیتی، که اثرات اسپین- مدار لحاظ شده است، گاف انرژی کوهن-شم به اندازۀ 2/6% افزایش یافته و ثابت شبکه به اندازه 05/0% نسبت به حالت نسبیتی نرده‌ای کاهش می‌یابد. بنابراین، در مطالعۀ خواص هندسی UO2 ، محاسبات در چارچوب نسبیتی نرده‌ای منجر به نتایج صحیحی می‌شود و لذا تا موقعی که کاری به مطالعۀ خواص برانگیختگی الکترونی نداریم، نیازی نیست که محاسبات سنگین کاملاً نسبیتی انجام دهیم.

Keywords

• دی اکسید اورانیوم
• پادفرومغناطیس
• نظریۀ تابعی چگالی
• اثر اسپین- مدار