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Calculs des phonons et de la dispersion des phonons dans Lifep Pnictide Superconductor

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Calculs des phonons et de la dispersion des phonons dans Lifep Pnictide Superconductor.

RÉSUMÉ

Il n'y a pas si longtemps (2008), un nouveau supraconducteur en pnictide exempt d'arsenic a été découvert, le LiFeP. Il appartient à la famille des supraconducteurs de fer de type «111».

Il a des caractéristiques uniques dans son état normal qui peuvent être utiles pour comprendre la supraconductivité inhabituelle à haute température observée dans les composés de pnicture de fer.

Dans ce travail, nous avons étudié LiFeP à partir des premiers principes. La structure a été optimisée, des calculs de structure électronique ont été effectués, donnant des constantes de réseau qui ne différaient que de 2 à 9% de l'expérience.

La structure de bande a été calculée et la densité électronique des états ne montrant aucune bande interdite a été trouvée. Des calculs sur les modes phonons ont également été effectués.

En observant les modes normaux des phonons, le plan FeP s'est avéré être largement découplé des atomes de Li.

Dans certains modes, le P est également découplé du plan Fe. Une petite bande interdite d'environ 25cm-1 (≡ 35) K a également été remarqué dans la structure de la bande de phonons

TABLE DES MATIÈRES

1.1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.1 Téléphones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.2 Supraconductivité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.3 Théorie BCS de la supraconductivité et des supraconducteurs à haute Tc. 2
1.1.4 Supraconducteurs pneumatiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.1 Hamiltonien d'un solide. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.1 Fractionnement de l'hamiltonien. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.2 Le hamiltonien électronique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.3 Théorie fonctionnelle de la densité: le théorème de Hohenberg et Kohn 9
2.1.4 Le fonctionnel énergétique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.1.5 Approximation de la densité locale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.1.6 L'approximation de gradient généralisée. . . . . . . . . . . . . 12
2.1.7 Pseudo potentiels d'ondes planes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1.8 Densité des états. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1.9 Le programme TPSSC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3.1 Détails du calcul. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.1.1 Méthodologie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.2 Résultats: propriétés électroniques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.1 Calcul des phonons. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.1.1 Modes vibrationnels normaux. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.2 Constantes de force inter-atomiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.3 Résultats. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
5 Conclusion 46

INTRODUCTION

1.1 Téléphones

L'énergie est impliquée dans le mouvement collectif des atomes dans un matériau: les atomes vibrent ensemble. Cette énergie se produit dans des phonons appelés «paquets». En d'autres termes, l'énergie est quantifiée et un phonon est un quantum d'une telle énergie.

On peut également voir les phonons comme des quasi particules qui transportent les énergies des vibrations collectives des atomes (à peu près de la même manière que les photons plus familiers [1] qui sont aussi des quasi particules porteuses d'énergie électromagnétique).

Les phonons sont liés à de nombreuses propriétés des matériaux, par exemple la conductivité thermique - lorsqu'un solide est chauffé, ses atomes vibrent, ce qui signifie que les phonons sont créés / détruits et diffusés.

Les phonons jouent également un rôle important dans la conductivité électrique car les électrons dans les solides peuvent être diffusés [2] par les phonons, ce qui diminue la conductivité électrique du matériau.

Une situation étrange a cependant été trouvée dans la nature, certains matériaux démontrent une conductivité infinie; les électrons se déplacent sans se disperser des phonons malgré l'existence de phonons dans ces matériaux. Cette propriété de ces matériaux est appelée supraconductivité.

1.2 Supraconductivité

Il a été découvert en 1911 par le physicien néerlandais Karmmerlingh Onnes au cours de son expérience sur la conductivité électrique des métaux à basse [3] température.

C'est la perte totale de résistivité électrique, la substance présente une conductivité électrique parfaite, elle s'accompagne également de l'expulsion d'un champ magnétique appliqué du matériau.

BIBLIOGRAPHIE

C.Kittel, Introduction to Solid State Physics, 7e éd. (Wiley, New York, 1996)

H.Hameka, chimie quantique avancée (Addison-Wesley, Reading, MA, 1955)

M.Croyt, D.Pavuna, Introduction à la superconctivité et à la haute Tc matériel (World Scientific, Singapour, 1992)

J.Bardeen, L.Cooper et J.Schrieffer, Phys. Rev.Lett., 108 (1957) 1175

Y.Kamihara, T.Wantanbe, M.Hirano et H.Hosono Chem. Soc., 130 (2008) 3296

Y.Kamihara, H.Hiramatsu, M.Hirano, R.Yanaji Chem soc., 126 (2006) 10012

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