論文の概要: Accurate crystal field Hamiltonians of single-ion magnets at mean-field cost

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.16905v1
• Date: Thu, 22 May 2025 17:06:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-23 17:12:48.480906
• Title: Accurate crystal field Hamiltonians of single-ion magnets at mean-field cost
• Title（参考訳）: 平均磁場における単一イオン磁石の精密結晶場ハミルトニアン
• Authors: Linqing Peng, Shuanglong Liu, Xing Zhang, Xiao Chen, Chenghan Li, Hai-Ping Cheng, Garnet Kin-Lic Chan,
• Abstract要約: ランダムに回転した平均場状態の密度汎関数計算により、有効結晶場ハミルトニアンを導出する。 我々は実験的な低エネルギースペクトルと磁気特性を以前の試みよりも精度良く再現することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.011587690735948
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The effective crystal field Hamiltonian provides the key description of the electronic properties of single-ion magnets, but obtaining its parameters from ab initio computation is challenging. We introduce a simple approach to derive the effective crystal field Hamiltonian through density functional calculations of randomly rotated mean-field states within the low-energy manifold. In benchmarks on five lanthanide-based complexes, we find that we compute with mean-field cost an effective crystal field Hamiltonian that matches the state-of-the-art from much more expensive multi-configurational quantum chemistry methods. In addition, we are able to reproduce the experimental low-energy spectrum and magnetic properties with an accuracy exceeding prior attempts. Due to its low cost, our approach provides a crucial ingredient in the computational design of single-ion magnets with tailored physical properties and low-energy spectra.
• Abstract（参考訳）: 有効結晶場ハミルトニアンは、単一イオン磁石の電子的性質の鍵となる記述を提供するが、そのパラメータをab initio計算から得ることは困難である。 低エネルギー多様体内におけるランダムに回転した平均場状態の密度汎関数計算により、有効結晶場ハミルトニアンを導出するための簡単なアプローチを導入する。 5つのランタニド錯体のベンチマークにおいて、我々は平均場を用いて計算し、より高価な多構成量子化学法から最先端の手法と一致する効果的な結晶場ハミルトニアンを計算した。 さらに、実験的な低エネルギースペクトルと磁気特性を以前の試みよりも精度良く再現することができる。 低コストのため,本手法は物理特性の調整と低エネルギースペクトルを有する単一イオン磁石の計算設計において重要な要素となる。

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