پذیرفتاری مغناطیسی سطحی نانوخوشه های سیلیکونی با یادگیری ماشین ساختار الکترونی

خوشه های سیلیکونی در مقیاس نانو به عنوان سامانه هایی حدواسط میان مولکول ها و ماده حجیم، بستری کم نظیر برای بررسی گذار اندازه مقیاس در خواص ساختاری، الکترونی و مغناطیسی فراهم می کنند. درحالی که سیلیکون بلوری حجیم دیامغناطیس ضعیفی است، در خوشه ها به دلیل غالب بودن اثرات سطح، مقیدسازی کوانتومی، بازآرایی اتم های سطح و وجود پیوندهای آویزان، امکان ظهور پاسخ های پارامغناطیسی وابسته به دما و رفتارهای غیرمنتظره وجود دارد. از آن جا که پذیرفتاری مغناطیسی به چگالی حالت های الکترونی نزدیک تراز فرمی حساس است، تعیین صحیح تراز فرمی در پیش بینی پذیرفتاری مغناطیسی نقش کلیدی دارد. در این مقاله، چارچوبی محاسباتی ارائه می کنیم که در آن طیف چگالی حالت تصویر شده بر اتم ها با یادگیری ماشین و پتانسیل شیمیایی موضعی برای هر اتم بر اساس توزیع بار تعادلی تعیین می شود. با ترکیب این دو، یک تقریب تک ذره ای از پذیرفتاری مغناطیسی پائولی تک تک اتم ها به دست می آوریم. برای نانوخوشه های سیلیکونی خالص نشان داده می شود که سهم اتم های سطحی در پاسخ مغناطیسی به طور معناداری بیشتر از اتم های درونی است. پذیرفتاری مغناطیسی کل ذره متناسب با قطر نانوخوشه ها کاهش می یابد و به مقدار توده ای میل می کند. این نتیجه با رفتار عمومی نانوذرات سازگار است و می تواند انگیزه ای برای مطالعات تجربی بیشتر و نیز توسعه الگو هایی باشد که با در نظر گرفتن برهم کنش های اسپینی و تقویت تبادلی، فراتر از چارچوب فعلی عمل می کنند.

کلیدواژه ها:

خوشه های سیلیکونی ، پذیرفتاری مغناطیسی ، چگالی حالت های موضعی ، یادگیری ماشین