УДК 539.19+539.2
О. С. Е р к о в и ч
СТРУКТУРА ЭЛЕКТРОННОГО ГАЗА
ВБЛИЗИ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА
В ПРИСУТСТВИИ АДСОРБИРОВАННЫХ
ИОНОВ ВОДОРОДА
Рассмотрено взаимодействие положительных ионов водорода с по-
верхностью металла путем анализа структуры электронного газа
металла в присутствии протона. Расчеты проведены в рамках
теории многочастичных функционалов плотности. Получены ре-
зультаты для энергетических характеристик взаимодействия ио-
на водорода с поверхностью и пространственной структуры элек-
тронного газа в системе металл — адатом.
E-mail:
erkovitch@mail.ru
Ключевые слова
:
метод функционалов плотности, нерелятивистские
ферми-системы, собственные значения, вариационные методы.
Целью данной работы является теоретическое исследование про-
странственной структуры электронного газа металла вблизи адсорби-
рованного иона водорода, а также изучение количественных харак-
теристик взаимодействия протона с металлом. При традиционно ис-
пользуемых для решения этой задачи подходах требуется внесение в
физическую модель рассматриваемого явления дополнительных пред-
положений относительно влияния обмена и корреляции на ее свой-
ства, что значительно затрудняет применение этих подходов для ана-
лиза систем, не достаточно изученных экспериментально [1, 2]. Теория
многочастичных функционалов плотности [3–5] позволяет описывать
обменно-корреляционные эффекты в системах взаимодействующих
частиц, не заменяя точный гамильтониан системы модельным. В осно-
ву теории положено описание квантовых систем
N
-
частиц с помощью
многочастичных функций плотности
n
m
(
r
1
, . . . ,
r
m
)
,
представляющих
собой диагональные элементы нормированных на
C
m
N
=
N
!
m
!(
N
−
m
)!
не зависящих от спина
m
-
частичных матриц плотности. В соответ-
ствии с обобщенной теоремой Хоэнберга – Кона [3] полная энергия
Е
0
основного состояния ферми-системы представляет собой однознач-
ный функционал
n
m
(
r
1
, . . . ,
r
m
)
,
минимум которого реализуется на
функции, соответствующей пространственному распределению час-
тиц в основном состоянии системы. Сформулированный вариацион-
ный принцип был применен к анализу взаимодействия медленных ио-
нов водорода с поверхностью металла. Система металл — протон рас-
смотрена в адиабатическом приближении. Полную энергию основного
состояния электронного газа в этом случае целесообразно исследовать
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2012
135