КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 20-72-10087

НазваниеМногочастичная физика новейших низкоразмерных материалов на основе тяжелых элементов

РуководительСтепанов Евгений Андреевич, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина", Свердловская обл

Период выполнения при поддержке РНФ

07.2020 - 06.2023

Конкурс№50 - Конкурс 2020 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе, 02-201 - Теория конденсированного состояния

Ключевые словаэлектрон-электронные корреляции, теория динамического среднего поля, модель Хаббарда, машинное обучение, нейросети, спин-орбитальная связь

Код ГРНТИ29.19.23

СтатусЗакрыт досрочно

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Именно с исследованиями новых материалов, обладающих уникальными свойствами, связанны надежды человечества на создание принципиально новых технологий будущего. И каждый новый шаг в этом направлении требует от нас всё больших интеллектуальных усилий, поскольку связан с решением наиболее сложных многоэлектронных задач квантовой физики. Предлагаемый проект соответствует этому описанию и направлен на изучение новых материалов на основе тяжелых элементов (InSe, GaSe, LaBr2, La2Br5 и др.), которые характеризуются сложной комбинацией характеристик, сильной спин-орбитальной связью и значительными нелокальными кулоновскими взаимодействиями. Их изучение требует развития новых численных методик решения многочастичных задач, что будет выполняться в данном проекте на основе метода дуальных бозонов и приближения TRILEX2, недавно разработанного авторами проекта. Предварительные расчеты показывают, что учет спин-орбитального взаимодействия может быть проведен на диаграммном уровне, что не потребует дополнительного усложнения метода и увеличения расчетного времени. Ожидается, что такой модернизированный метод будет играть важную роль для теоретической физики конденсированного состояния вещества. Еще один методический вклад проекта заключается во внедрении методов машинного обучения при решении многочастичных задач, что не только приведет к увеличению эффективности процесса исследований, но и позволит исследовать критические области между различными фазами, наиболее сложные для моделирования. Моделирование конкретных материалов на основе тяжелых элементов и исследование их фазовых диаграмм создает теоретическую основу для развития новых технологий в областях сверхпроводимости, высокотемпературного магнетизма, оптики, топологических квантовых компьютеров и др.

Ожидаемые результаты
1) Будут разработаны передовые многочастичные методы, позволяющие проводить моделирование систем с сильным спин-орбитальным взаимодействием, электрон-фононным взаимодействием и значительными нелокальными электронными корреляциями. На сегодняшний день, теоретических подходов, способных решить такую задачу не существует. В связи с этим, ожидается, что полученные методы будут играть важную роль для теоретической физики конденсированного состояния вещества. 2) При помощи методов машинного обучения будут модернизированы стандартные численные подходы для решения уравнений теории динамического среднего поля. Это позволит кардинально сократить время, требуемое для получения численного решения проблемы. Данный результат станет важным шагом на пути к решению намного более сложного класса задач, включая неравновесные системы и многозонные модели, решение которых часто затруднено из-за невозможности провести численные расчеты в приемлемые сроки. Поскольку теория динамического среднего поля активно используется для решения очень широкого круга физических проблем, такой инновационный подход может быть применим не только в физике конденсированного состояния вещества, но и за ее пределами. 3) На основе разработанных методов будут выполнены первопринципные расчеты и построены реалистичные модельные гамильтонианы для описания физики соединений InSe, GaSe, а также двумерных систем LaBr2 и La2Br5. Физические свойства этих новейших низкоразмерных материалов еще слабо изучены, но на основе недавно проведенных исследований уже можно судить, что эти системы могут представлять большой интерес для применения в промышленности. Например, данные материалы демонстрируют такие уникальные физические свойства, как сверхпроводимость, высокотемпературный магнетизм, а также аномальные оптические характеристики.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ