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基于忽略了电子-电子相互作用的紧束缚的Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型和它的扩展模型,晶格驰豫动力学方法已经广泛的用来模拟聚合物中各种非线性元激发(孤子和极化子)的形成及动力学过程。考虑了电子-电子相互作用,就变成复杂的量子多体问题,很难精确求解。采用Hubbard模型来描述电子-电子相互作用,该模型将电子间的关联进行了简化,只考虑同一格点和相邻格点间的密度关联,并在对孤子和极化子的静态性质的研究中取得了一定成功。基于忽略电-声相互作用的T-U-V模型(U,V分别表示同一格点和相邻格点的电子-电子相互作用),强相互作用和弱相互作用理论预测了对于所有的U,量子相变发生在U=0点。对于排斥相互作用(U,V>0)的扩展的Hubbard模型(EHM),当V/U趋于较大值时,体系处于电荷密度波(CDW)相,而当V/U趋于较小值时,体系处于自旋密度波(SDW)相,相变发生在U≈2V区域附近。
本文基于一维紧束缚SSH模型和扩展的Hubbard模型,采用非绝热分子动力学方法,在非限制性Hartree-Fock(HF)平均场近似下,我们研究了电子-电子相互作用对共轭聚合物链中荷电极化子的运动特性的影响:电子-电子相互作用解除了极化子能级的自旋简并;电子-电子相互作用改变了极化子的局域程度;对于Hubbard模型,饱和速度最大值出现在CDW-SDW的量子相变点U=0;对于扩展的Hubbard模型(U,V>0),在同一格点间相互作用U和相邻格点间相互作用V的作用下,荷电极化子在电场作用下的运动速度发生了变化,极化子的饱和速度的最大值出现在CDW-SDW的量子相变点U≈2V。