Vedyn Stark-ilmiön ja polarisoituvuuksien mallintaminen polkuintegraali-Monte Carlo-menetelmällä

Juha Tiihonen

Vedyn Stark-ilmiön ja polarisoituvuuksien mallintaminen polkuintegraali-Monte Carlo-menetelmällä

Tutkimustuotos: Diplomityö tai pro gradu -työ

130 Lataukset (Pure)

Abstrakti

Ulkoisen sähkökentän vaikutusta kvanttimekaaniseen kuvaukseen mallinnetaan käyttämällä polarisoituvuutta, jonka eri komponentit kuvaavat myös aineen optisia ominaisuuksia. Näistä staattinen dipolipolarisoituvuus α sekä hyperpolarisoituvuudet β, γ... liittyvät keskeisesti Stark-ilmiöön eli ominaistilojen energiaspektrin silpoutumiseen sähkökentässä. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan äärellisen sähkökentän simuloimiseen ja staattisten polarisoituvuuksien laskemiseen liittyvää problematiikkaa, jota lähestytään ensimmäistä kertaa suoraan äärellisessä lämpötilassa käyttämällä polkuintegraali-Monte Carlo -menetelmää (PIMC). Sähkökentän kuvaaminen käsitellään yksityiskohtaisesti ja sitä sovelletaan Finite field-periaatteella neljään eri vetysysteemiin: H, H^-, H₂⁺ ja H₂. Menetelmä toimii luotettavasti, ja saadut tulokset vastaavat tunnettuja staattisten polarisoituvuuksien arvoja erinomaisesti sekä adiabaattisissa että ei-adiabaattisissa tapauksissa. Lisäksi merkittävä äärellisen lämpötilan vaikutus havaitaan vetymolekyyleillä, joilla rotaatio- ja vibraatiotilojen osuudet ovat suuret. Laskentakapasiteetin riittäessä PIMC-menetelmä voidaan todeta suoraviivaiseksi keinoksi staattisten polarisoituvuuksien kuvaamiseen ja laskemiseen äärellisissä lämpötiloissa myös niissä tapauksissa, joissa perinteiset menetelmät osoittautuvat työläiksi.

Julkaisun otsikon käännös	Stark Effect and polarizabilities of hydrogen with path integral Monte Carlo method
Alkuperäiskieli	Suomi
Kustantaja	Tampere University of Technology
Sivumäärä	50
Tila	Julkaistu - 3 syysk. 2014
OKM-julkaisutyyppi	G2 Pro gradu, diplomityö, ylempi amk-opinnäytetyö

!!ASJC Scopus subject areas

Atomic and Molecular Physics, and Optics

Pääsy asiakirjaan

Juha Tiihonen - DiplomityöAccepted author manuscript, 712 KB

Muut tiedostot ja linkit

http://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201410301532

Stark effect and polarizability of small molecules with path integral Monte Carlo
Tiihonen, J. (Speaker)
18 maalisk. 2015
Aktiviteetti: Konferenssiesitelmä

Siteeraa tätä

@book{4336caba919f40ff9132e2e18e5d4ba7,

title = "Vedyn Stark-ilmi{\"o}n ja polarisoituvuuksien mallintaminen polkuintegraali-Monte Carlo-menetelm{\"a}ll{\"a}",

abstract = "Ulkoisen s{\"a}hk{\"o}kent{\"a}n vaikutusta kvanttimekaaniseen kuvaukseen mallinnetaan k{\"a}ytt{\"a}m{\"a}ll{\"a} polarisoituvuutta, jonka eri komponentit kuvaavat my{\"o}s aineen optisia ominaisuuksia. N{\"a}ist{\"a} staattinen dipolipolarisoituvuus α sek{\"a} hyperpolarisoituvuudet β, γ... liittyv{\"a}t keskeisesti Stark-ilmi{\"o}{\"o}n eli ominaistilojen energiaspektrin silpoutumiseen s{\"a}hk{\"o}kent{\"a}ss{\"a}. T{\"a}ss{\"a} tutkimuksessa tarkastellaan {\"a}{\"a}rellisen s{\"a}hk{\"o}kent{\"a}n simuloimiseen ja staattisten polarisoituvuuksien laskemiseen liittyv{\"a}{\"a} problematiikkaa, jota l{\"a}hestyt{\"a}{\"a}n ensimm{\"a}ist{\"a} kertaa suoraan {\"a}{\"a}rellisess{\"a} l{\"a}mp{\"o}tilassa k{\"a}ytt{\"a}m{\"a}ll{\"a} polkuintegraali-Monte Carlo -menetelm{\"a}{\"a} (PIMC). S{\"a}hk{\"o}kent{\"a}n kuvaaminen k{\"a}sitell{\"a}{\"a}n yksityiskohtaisesti ja sit{\"a} sovelletaan Finite field-periaatteella nelj{\"a}{\"a}n eri vetysysteemiin: H, H-, H2+ ja H2. Menetelm{\"a} toimii luotettavasti, ja saadut tulokset vastaavat tunnettuja staattisten polarisoituvuuksien arvoja erinomaisesti sek{\"a} adiabaattisissa ett{\"a} ei-adiabaattisissa tapauksissa. Lis{\"a}ksi merkitt{\"a}v{\"a} {\"a}{\"a}rellisen l{\"a}mp{\"o}tilan vaikutus havaitaan vetymolekyyleill{\"a}, joilla rotaatio- ja vibraatiotilojen osuudet ovat suuret. Laskentakapasiteetin riitt{\"a}ess{\"a} PIMC-menetelm{\"a} voidaan todeta suoraviivaiseksi keinoksi staattisten polarisoituvuuksien kuvaamiseen ja laskemiseen {\"a}{\"a}rellisiss{\"a} l{\"a}mp{\"o}tiloissa my{\"o}s niiss{\"a} tapauksissa, joissa perinteiset menetelm{\"a}t osoittautuvat ty{\"o}l{\"a}iksi.",

keywords = "path integral Monte Carlo, finite temperature, quantum statistics, polarizability, hyperpolarizability, hydrogen",

author = "Juha Tiihonen",

year = "2014",

month = sep,

day = "3",

language = "Suomi",

publisher = "Tampere University of Technology",

}

TY - BOOK

T1 - Vedyn Stark-ilmiön ja polarisoituvuuksien mallintaminen polkuintegraali-Monte Carlo-menetelmällä

AU - Tiihonen, Juha

PY - 2014/9/3

Y1 - 2014/9/3

N2 - Ulkoisen sähkökentän vaikutusta kvanttimekaaniseen kuvaukseen mallinnetaan käyttämällä polarisoituvuutta, jonka eri komponentit kuvaavat myös aineen optisia ominaisuuksia. Näistä staattinen dipolipolarisoituvuus α sekä hyperpolarisoituvuudet β, γ... liittyvät keskeisesti Stark-ilmiöön eli ominaistilojen energiaspektrin silpoutumiseen sähkökentässä. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan äärellisen sähkökentän simuloimiseen ja staattisten polarisoituvuuksien laskemiseen liittyvää problematiikkaa, jota lähestytään ensimmäistä kertaa suoraan äärellisessä lämpötilassa käyttämällä polkuintegraali-Monte Carlo -menetelmää (PIMC). Sähkökentän kuvaaminen käsitellään yksityiskohtaisesti ja sitä sovelletaan Finite field-periaatteella neljään eri vetysysteemiin: H, H-, H2+ ja H2. Menetelmä toimii luotettavasti, ja saadut tulokset vastaavat tunnettuja staattisten polarisoituvuuksien arvoja erinomaisesti sekä adiabaattisissa että ei-adiabaattisissa tapauksissa. Lisäksi merkittävä äärellisen lämpötilan vaikutus havaitaan vetymolekyyleillä, joilla rotaatio- ja vibraatiotilojen osuudet ovat suuret. Laskentakapasiteetin riittäessä PIMC-menetelmä voidaan todeta suoraviivaiseksi keinoksi staattisten polarisoituvuuksien kuvaamiseen ja laskemiseen äärellisissä lämpötiloissa myös niissä tapauksissa, joissa perinteiset menetelmät osoittautuvat työläiksi.

AB - Ulkoisen sähkökentän vaikutusta kvanttimekaaniseen kuvaukseen mallinnetaan käyttämällä polarisoituvuutta, jonka eri komponentit kuvaavat myös aineen optisia ominaisuuksia. Näistä staattinen dipolipolarisoituvuus α sekä hyperpolarisoituvuudet β, γ... liittyvät keskeisesti Stark-ilmiöön eli ominaistilojen energiaspektrin silpoutumiseen sähkökentässä. Tässä tutkimuksessa tarkastellaan äärellisen sähkökentän simuloimiseen ja staattisten polarisoituvuuksien laskemiseen liittyvää problematiikkaa, jota lähestytään ensimmäistä kertaa suoraan äärellisessä lämpötilassa käyttämällä polkuintegraali-Monte Carlo -menetelmää (PIMC). Sähkökentän kuvaaminen käsitellään yksityiskohtaisesti ja sitä sovelletaan Finite field-periaatteella neljään eri vetysysteemiin: H, H-, H2+ ja H2. Menetelmä toimii luotettavasti, ja saadut tulokset vastaavat tunnettuja staattisten polarisoituvuuksien arvoja erinomaisesti sekä adiabaattisissa että ei-adiabaattisissa tapauksissa. Lisäksi merkittävä äärellisen lämpötilan vaikutus havaitaan vetymolekyyleillä, joilla rotaatio- ja vibraatiotilojen osuudet ovat suuret. Laskentakapasiteetin riittäessä PIMC-menetelmä voidaan todeta suoraviivaiseksi keinoksi staattisten polarisoituvuuksien kuvaamiseen ja laskemiseen äärellisissä lämpötiloissa myös niissä tapauksissa, joissa perinteiset menetelmät osoittautuvat työläiksi.

KW - path integral Monte Carlo

KW - finite temperature

KW - quantum statistics

KW - polarizability

KW - hyperpolarizability

KW - hydrogen

UR - http://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201410301532

M3 - Diplomityö tai pro gradu -työ

BT - Vedyn Stark-ilmiön ja polarisoituvuuksien mallintaminen polkuintegraali-Monte Carlo-menetelmällä

PB - Tampere University of Technology

ER -

Vedyn Stark-ilmiön ja polarisoituvuuksien mallintaminen polkuintegraali-Monte Carlo-menetelmällä

Abstrakti

!!ASJC Scopus subject areas

Pääsy asiakirjaan

Muut tiedostot ja linkit

Sormenjälki

Aktiviteetit

Stark effect and polarizability of small molecules with path integral Monte Carlo

Siteeraa tätä