O Hamiltoniano do modelo de Anderson para duas impurezas e estudado via um desacoplamento das funcoes de Green. Neste caso resulta ser equivalente a aproximacao de potencial coerente (CPA) que tambem, neste caso, coincide com a aproximacao Hubbard-I. Consideram-se todos os termos de interacao impureza-impureza, tanto os denominados termos de um corpo como os de dois corpos. Os parâmetros associados as interacoes mencionadas acima incluem: repulsao coulombiana intra e intersitio, hopping direto, hopping correlacionado e o termo de troca (exchange). Todos estes sao modelados via orbitais atomicos de Slater, e neste caso se considera o modelo mais simples, o caso nao degenerado, ou seja, um nivel por impureza. Nesta modelagem, incluindo o metal hospedeiro, os parâmetros independentes resultam ser: a constante de hibridizacao eletronica impureza-metal, o numero de portadores do metal hospedeiro, o vetor de onda de Fermi associado ao mesmo, a largura dos orbitais atomicos das impurezas e a distância impureza-impureza. Para o caso particular de temperatura nula e no regime denominado de banda semicheia (a metade dos niveis das impurezas sao preenchidos considerando os valores esperados) sao calculadas as densidades espectrais (densidade de estados) associadas as impurezas, as funcoes de correlacoes de spin e carga, suscetibilidades magneticas e de carga, e a energia de correlacao associada as impurezas. Os resultados sao discutidos no contexto dos modelos ja a existentes na literatura, assim como os casos limites para os quais existem resultados exatos. Os resultados encontrados estao de acordo com os casos limites conhecidos e sao interessantes. Mostram tambem a importância de se considerar todas as interacoes impureza-impureza, fato negligenciado ate agora na literatura
Abstract
O Hamiltoniano do modelo de Anderson para duas impurezas e estudado via um desacoplamento das funcoes de Green. Neste caso resulta ser equivalente a aproximacao de potencial coerente (CPA) que tambem, neste caso, coincide com a aproximacao Hubbard-I. Consideram-se todos os termos de interacao impureza-impureza, tanto os denominados termos de um corpo como os de dois corpos. Os parâmetros associados as interacoes mencionadas acima incluem: repulsao coulombiana intra e intersitio, hopping direto, hopping correlacionado e o termo de troca (exchange). Todos estes sao modelados via orbitais atomicos de Slater, e neste caso se considera o modelo mais simples, o caso nao degenerado, ou seja, um nivel por impureza. Nesta modelagem, incluindo o metal hospedeiro, os parâmetros independentes resultam ser: a constante de hibridizacao eletronica impureza-metal, o numero de portadores do metal hospedeiro, o vetor de onda de Fermi associado ao mesmo, a largura dos orbitais atomicos das impurezas e a distância impureza-impureza. Para o caso particular de temperatura nula e no regime denominado de banda semicheia (a metade dos niveis das impurezas sao preenchidos considerando os valores esperados) sao calculadas as densidades espectrais (densidade de estados) associadas as impurezas, as funcoes de correlacoes de spin e carga, suscetibilidades magneticas e de carga, e a energia de correlacao associada as impurezas. Os resultados sao discutidos no contexto dos modelos ja a existentes na literatura, assim como os casos limites para os quais existem resultados exatos. Os resultados encontrados estao de acordo com os casos limites conhecidos e sao interessantes. Mostram tambem a importância de se considerar todas as interacoes impureza-impureza, fato negligenciado ate agora na literatura
Abstract
ResumoO Hamiltoniano do modelo de Anderson para duas impurezas e estudado via um desacoplamento das fun cões de Green.Neste caso resulta ser equivalente a aproxima cão de potencial coerente (CPA) que tamb em, neste caso, coincide com a aproxima cão Hubbard-I.Consideram-se todos os termos de intera cão impureza-impureza, tanto os denominados termos de um corpo como os de dois corpos.Os parâmetros associados as intera cões mencionadas acima incluem: repulsão coulombiana int r aei n ters tio, hopping direto, hopping correlacionado e o termo de troca (exchange).Todos estes são modelados via orbitais atômicos de Slater, e neste caso se considera o modelo mais simples, o caso não degenerado, ou seja, um n vel por impureza.Nesta modelagem, incluindo o metal hospedeiro, os parâmetros independentes resultam ser: a constante de hibridiza cão eletrônica impureza-metal, o n umero de portadores do metal hospedeiro, o vetor de onda de Fermi associado ao mesmo, a largura dos orbitais atômicos das impurezas e a distância impureza-impureza.Para o caso particular de temperatura nula e no regime denominado de banda semicheia (a metade dos n veis das impurezas são preenchidos considerando os valores esperados) são calculadas as densidades espectrais (densidade de estados) associadas as impurezas, as fun cões de correla cões de spin e carga, suscetibilidades magn eticas e de carga, e a energia de correla cão associada as impurezas.Os resultados são discutidos no contexto dos modelos j a existentes na literatura, assim como os casos limites para os quais existem resultados exatos.Os resultados encontrados estão de acordo com os casos limites conhecidos e são interessantes.Mostram tamb em a importância de se considerar todas as intera cões impureza-impureza, fato negligenciado at e agora na literatura.
Este trabalho calcula analítica e numericamente a densidade espectral para o modelo de Anderson de duas impurezas sem correlação eletrônica (U=0). Nossos resultados servem como passo inicial para se entender o modelo com a correlação eletrônica. O modelo estudado descreve a interação entre elétrons de um metal e impurezas magnéticas localizadas, e a simplificação, U = 0, torna o Hamiltoniano quadrático permitindo assim que se divida o mesmo em dois termos: um envolvendo apenas operadores pares (canal par) e outro envolvendo apenas operadores ímpares (canal ímpar). Cada termo encontrado difere pouco do Hamiltoniano de Nível Ressonante. Nossos resultados abrangem tanto a diagonalização analítica como a numérica pelo método do Grupo de Renormalização, adaptado para o caso de duas impurezas. A simplicidade do Hamiltoniano permite que (1) se identifique características do modelo que afetam adversamente a precisão do cálculo numeríco e (2) se encontre uma maneira de circundar tais dificuldades. Os resultados aqui encontrados ajudaram o desenvolvimento do cálculo da densidade espectral do modelo correlacionado, desenvolvido paralelamente em nosso grupo de pesquisa.
O modelo de impureza única de Anderson (SIAM) é um dos modelos mais recorrentes em física da matéria condensada, desempenhando um papel importante na descrição de sistemas onde as interações elétron-elétron não podem ser desprezadas, tais como pontos quânticos fortemente interagentes e metais dopados com impurezas magnéticas. A solução numérica deste modelo também constitui uma etapa essencial para obter as quantidades espectrais de modelos de rede de muitos corpos como o modelo de Hubbard e para obter uma descrição teórica consistente de uma enorme variedade de materiais fortemente correlacionados, no contexto da Teoria de Campo Médio Dinâmica (DMFT) e sua combinação com métodos de cálculo de estrutura eletrônica como a teoria do funcional da densidade (DFT). A aplicabilidade do modelo de Anderson se extende também ao campo muito ativo da eletrônica molecular, onde uma combinação de DFT, DMFT e o formalismo das funções de Green fora do equilíbrio (NEGF) pode ser usada para fornecer uma descrição realista das propriedades de transporte de dispositivos de eletrônica molecular levando em conta os efeitos de correlações fortes quando elas estão presentes. Para abordar tal variedade de cenários muitos métodos numéricos de solução foram desenvolvidos para o modelo de Anderson. É consenso que não existe nenhum método universal que forneça resultados con fiáveis para o espaço de parâmetros do modelo de interesse experimental. Os principais métodos encontrados na literatura diferem signi cativamente quanto ao custo computacional envolvido na implementação numérica e na faixa de parâmetros do modelo onde o método usado é con fiável. Nesta tese nós avaliamos a confi abilidade de alguns métodos numéricos de solução para o SIAM, a saber, o método das equações de movimento (EOM), o grupo de renormalização numérico (NRG), a aproximação de não cruzamento (NCA) e a aproximação de um cruzamento (OCA). Primeiro, nós estudamos função de Green de um ponto quântico usando os métodos supracitados e então calculamos a densidade de estados bem como a condutância à voltagem nula em função da temperatura do ponto quântico no limite de banda larga para uma variedade de cenários. Nossa análise é focada no regime do bloqueio de Coulomb e na física de Kondo. Nós relatamos que algumas aproximações padrão baseadas na técnica EOM exibem um comportamento pobre bastante inesperado no regime de bloqueio de Coulomb até mesmo em temperaturas altas. Em seguida, nós estudamos o modelo de Hubbard aplicado a uma rede hipercúbica e calculamos a densidade de estados do modelo usando a DMFT combinada com EOM, NCA e OCA como métodos para o problema de uma impureza prestando atenção particular à física da transição metal-isolante de Mott. Por meio de um gráfi co de contornos nós também apresentamos uma evolução da densidade de estados a medida que a interação coulombiana é aumentada comparando os principais atributos da transição exibida em cada método. Nós discutimos a aplicabilidade de cada método baseada em nossos resultados e em resultados prévios relatados na literatura ao longo dos anos.
Calculamos a densidade espectral do modelo de Anderson de duas impurezas por meio de uma extensão do grupo de renormalização numérico (GRN) preservando a assimetria partícula-buraco do modelo. O estado fundamental deste modelo depende fortemente da competição entre a interação RKKY 1 e a temperatura de Kondo TK. Essa competição gera três regimes característicos: (i) 11\\\\ « k B TK, regime Kondo; (ii) - 1» kBTK, regime ferromagnético; and (iii) 1» kBTK, regime antiferromagnético. O Hamiltoniano é invariante sob inversão das coordenadas da impureza ± R/2. Seus auto-estados, portanto, podem ser classificados de acordo com a paridade. Calculamos as densidades espectrais par e ímpar para os parâmetros representativos do modelo em cada um dos três regimes mencionados acima. Várias características dos resultados numéricos, associadas com a formação de um tripleto ou singleto entre as impurezas e com o efeito Kondo, são discutidas.
Neste trabalho estudamos o modelo de Falicov-Kimball, que descreve duas impurezas sem spin, localizadas e hibridizadas com elétrons de condução de um metal hospedeiro, o que faz com que a valência flutuante seja algo intrínseco do modelo. Os estados de condução são, também, espalhados eletrostaticamente quando uma carga estiver presente nos níveis locais das impurezas. O estudo foi realizado através do cálculo de propriedades termo dinâmicas do modelo, mais precisamente, da análise do calor específico e da suscetibilidade de carga em função da temperatura e para vários parâmetros diferentes do modelo. Para a obtenção do espectro de energias do Hamiltoniano que descreve o modelo, do qual as propriedades termodinâmicas são obtidas, utilizamos o Grupo de Renormalização Numérico com dois parâmetros de discretização. Em nossos estudos, mostramos alguns resultados que vão além da usual aproximação que projeta todos os momentos no nível de Fermi. Começamos nosso estudo da termodinâmica do modelo analisando regiões do espaço de parâmetros onde o Hamiltoniano toma-se mais simples (regiões onde não há hibridização ou espalhamento eletrostático) e, então, interpretações mais simples dos dados são possíveis. Verificamos, por exemplo, que quando a hibridização é diferente de zero o sistema se comporta como líquido de Fermi para temperaturas indo à zero. Para algumas escolhas de parâmetros o sistema tem o comportamento de férmions pesados. Outro ponto a se destacar é que a razão de Wilson, definida aqui como a divisão da suscetibilidade de carga pelo calor específico, tem o valor universal R = 1, quando a hibridização está presente.
Este trabalho tem como objetivo estudar as propriedades termodinâmicas do Hamiltoniano Kondo de duas impurezas. Desenvolvemos uma extensão da técnica do grupo de renormalização numérico (GRN) que permite diagonalizar o modelo Kondo de duas impurezas convencional preservando a sua assimetria partícula-buraco. Essa assimetria elimina o ponto crítico, com propriedades de líquido não de Fermi, encontrado dez anos atrás em trabalhos que estudaram o modelo simétrico usando o GRN ou a invariância conforme. Nossos resultados para a susceptibilidade, o calor específico e a defasagem da banda de condução em T = 0 mostram uma dependência contínua com a razão I/kbTk, onde I é a interação RKKY e Tk é a temperatura de Kondo. Esses resultados contrastam com os do Hamiltoniano simétrico que apresenta uma divergência no calor específico e uma descontinuidade na defasagem para o ponto crítico I/kbTk ~ 2.2. Calculamos, também, a dependência térmica da susceptibilidade magnética das impurezas. Nossas curvas são qualitativamente equivalente às encontradas num cálculo recente do GRN no modelo simétrico e confirmam os resultados qualitativos, obtidos no início dos anos 80, baseados na técnica de \\"scaling\\" perturbativos: (i) Para | I | << kbTk a susceptibilidade magnética por impureza é idêntica à de uma impureza isolada. (ii) Para I >> kbTk (interação RKKY antiferromagnética) as impurezas formam um estado fundamental singleto desacoplado da banda de condução. (iii) Para -I >> kbTk (acoplamento RKKY ferromagnético), com o decréscimo da temperatura, as impurezas se acoplam inicialmente num estado tripleto, cujo momento efetivo é, então, compensado por um efeito Kondo de dois estágios. Para confirmar essa interpretação dos resultados numéricos, apresentamos expressões fenomenológicas que ajustam muita bem a susceptibilidade calculada para os regimentos quais as energias características do sistema dividem o eixo de temperatura.