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MS软件gulp模块中文翻译30-晶格性质/波恩有效电荷

波恩有效电荷

与原子/离子相关的电荷的量化是理论化学中最有问题的任务之一。考虑到原子电荷不是一个直接的量子力学可观测值,因此它是一个人工量,但对于从定量结果中发展理解是有用的。毫不奇怪,有许多不同的电荷定义,其中最著名的是由于Mulligen,重叠密度平均分配给两个核中心。最近,人们对Bader分析(Bader1981)作为一种划分电子密度的方法产生了相当大的兴趣。上述两种方案都是基于密度矩阵或密度本身的分析。然而,还有另一类电荷定义,根据系统的偶极矩对扰动的响应来定义原子电荷。由于偶极子是真正可观测的,因此这种电荷定义对力场特别有吸引力,因为它们描述的电荷与材料对原子位移的响应一致。

 

第二类中最广泛使用的定义是天生有效电荷:

image.png 

 

这里,原子的电荷现在是一个对称的(3×3)张量,因为它描述了偶极矩的三个笛卡尔分量相对于三个笛卡尔原子位移的导数。虽然偶极矩的定义因每个离子的特定图像的选择而变得复杂,但这种复杂并不影响本模型中偶极矩的导数。偶极矩的微分导致玻恩有效电荷的以下表达式:

image.png

 

其中右手边的第一项是离子的核心电荷,第二项是核壳二阶导数矩阵与壳-壳二阶微分矩阵的倒数的乘积的对应分量,由壳电荷矢量qshell缩放。物理上,第二项对应于存在的所有壳层对原子i的原子位移的响应,或者换句话说,电子贡献。因此,对于刚性离子模型,玻恩有效电荷张量等于所有对角元素都等于核心电荷的对角矩阵。越来越多的玻恩有效电荷是通过从头计算确定的,从而为确定介电常数拟合之外的壳层模型参数创造了一条新的途径。除此之外,玻恩有效电荷在Γ点声子频率的确定中也特别重要。


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