Un recente studio di Stefano Pittalis dell’Istituto nanoscienze del Cnr (Cnr-Nano) introduce un approccio innovativo alla modellazione degli stati eccitati nei materiali
Al centro della ricerca sono gli stati eccitati dei materiali, ovvero trasformazioni degli stati energetici degli elettroni quando assorbono o scambiano energia, ad esempio con la luce, e sono fenomeni alla base di tecnologie come il fotovoltaico. “Per studiare gli stati quantistici nei materiali avanzati, anche in materiali ancora da sintetizzare, sono essenziali i calcoli al computer, ad esempio quelli basati sulla teoria funzionale della densità (DFT)”, spiega Pittalis. “Tuttavia, la DFT è limitata allo studio degli stati fondamentali, ossia quelli a bassa energia. Da tempo, molti gruppi di ricerca lavorano per superare questo ostacolo ed estendere le metodologie DFT agli stati ad alta energia, aprendo la strada a una comprensione più approfondita delle proprietà dei materiali”.
I ricercatori, Stefano Pittalis e Tim Gould, sono partiti dal paradigma del gas elettronico omogeneo, un pilastro della teoria del funzionale della densità, e hanno proposto la ensemble Local Density Approximation (eLDA), una estensione innovativa di un metodo già noto, la Local Density Approximation (LDA). “Questo nuovo approccio prende in considerazione una classe di stati eccitati del gas elettronico omogeneo finora trascurata, e la utilizza per modellare le eccitazioni nei materiali reali”, conclude Pittalis.
L’eLDA rappresenta un significativo passo avanti nell’estensione delle capacità della DFT, poiché permette di descrivere non solo gli stati fondamentali, ma anche quelli eccitati. Questo progresso apre nuove possibilità per simulazioni più accurate e per una comprensione più profonda delle proprietà e del comportamento dei materiali.
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