Л.А. Сюракшина (ЛИТ ОИЯИ), В.Ю. Юшанхай (ЛТФ ОИЯИ)
Широко применяемые методы теории функционала плотности (DFT) имеют ряд существенных ограничений при описании магнитных свойств материалов с сильными электронными корреляциями. Развиваемый нами альтернативный подход использует преимущества методов вычислительной квантовой химии, что позволяет строго учитывать эффекты электронных корреляций при оценке энергии и спиновых состояний многоэлектронных конфигураций для относительно небольших кристаллических фрагментов (кластеров) сложных соединений, например, оксидов переходных металлов. В этих соединениях атомы переходных металлов обладают открытыми электронными nd-оболочками (n = 3, 4, 5), а их магнитные моменты участвуют в сверхобменных взаимодействиях посредством промежуточных лигандов – атомов кислорода. Решается задача количественной оценки сверхобменных констант, отвечающих изотропному и анизотропным вкладам во взаимодействие пар магнитных атомов в оксидах переходных металлов.
Ab initio quantum chemical cluster calculations for models of quantum magnetism
L.Siurakshina (MLIT JINR), V.Yushankhai (BLTP JINR)
Widely used density functional theory (DFT) methods have a number of significant limitations when describing the magnetic properties of materials with strong electronic correlations. We develop an alternative approach that takes advantage of computational quantum chemistry techniques to rigorously account for electron correlation effects in estimating the energies and spin states of many-electron configurations for relatively small crystalline fragments (clusters) of complex compounds, such as transition metal oxides. In these compounds, transition metal atoms have the open nd-electron shells (n = 3, 4, 5), and their magnetic moments participate in superexchange interactions through intermediate ligands—oxygen atoms. Using the tools of quantum chemistry, we solve the problem of quantitative assessment of model parameters for both the isotropic and anisotropic superexchange interaction of magnetic atoms in complex transition metal oxide materials.