表面一维原子链系统的振动激发和动力学研究

近年来，表面人工低维系统一直是众多学科交叉研究的焦点之一。通过精确调控表面人工系统的尺寸、维度和结构，已经观测到许多新奇的量子现象。其中，利用非弹性隧道电流对表面人工低维系统进行振动激发，由于能在原子尺度控制系统的反应路径和动力学，以及为探索未来纳米器件的稳定性和能量耗散提供参考，已经引起了广泛关注。..本项目将研究表面一维原子链系统的振动激发行为，计算体系的振动谱和极化分布，考察系统中原子个数及种类的影响，模拟系统的非弹性隧道谱和图像，从原子尺度上理解表面一维原子链系统的振动性质和动力学行为，从而研究亚纳米尺度的电声耦合、能量的转移和耗散以及量子行为的振动激发等基本物理问题。

该项目采用第一性原理计算方法研究了（1）固体表面吸附的分子与薄膜体系和（2）铁基超导材料体系中的电子结构、磁结构、振动模及其相互耦合。研究了固体表面薄膜体系（铜基底上单层钠薄膜）的量子阱态对表面吸附的水分子的电荷转移、吸附能和分解势垒的影响，得到了与实验观测一致的结论；计算了原子尺度厚的二维薄膜材料（2至5个元胞厚的二硫化钼）的振动模，与拉曼散射实验相结合指认了相关振动模式；研究了钛酸锶表面外延的1-2个元胞厚的铁硒薄膜的电子结构和磁结构；采用杂化泛函方法计算了铁硒和钡铁砷体材料的电子结构和磁结构，指出仅考虑了空间关联效应无法重现实验结果；通过零点位移，计算研究了压力下铁硒体材料中的自旋-声子耦合对反铁磁自旋涨落的影响，和实验中观测到的超导转变温度与压力的关系一致；与多种实验手段相结合，采用第一性原理方法研究了钾插层铁硒超导体中44K相的原子结构；计算研究了钾插层铁硒超导体的晶格动力学，与拉曼散射实验相结合，对振动模进行了指认，并预测了一种新的手性振动模式。