一维分子晶体系统的极化子-孤子压缩态,系统基态性质和量子涨落

基于一维分子晶体系统的Holstein模型,采用压缩-相干态展开方法,计及电子-声子间量子关联和重整化平移修正,分析和研究电子-双声子相互作用对极化子-孤子系统基态性质和量子涨落的影响.推导了一维极化子-孤子系统的封闭形式非线性方程.应用非线性项展开方法,给出非线性方程的解析解和相关基态特性结果.研究表明,仅当电子-双声子耦合强度g1<0时非线性方程才有孤波解,此时声子量子涨落效应随着压缩的增加,极化子-孤子系统基态能量变得更负,孤子局域减少,孤子态更加稳定;另一方面,电子密度涨落〈Δ2n〉和声子坐标-动量的不确定量〈Δ2p〉〈Δ2q〉比无声子压缩效应的大,极化子结合能变得更负.特别是,当g1<0时,双声子效应的量子涨落〈Δ2n〉与〈Δ2p〉〈Δ2q〉的值比单声子情况有明显增加.

最近邻作用项对一维分子链孤子激发的影响

在电-声相互作用的一维分子晶体中,电子不仅与在位格点上的声子有相互的作用,同时与近邻格点也存在着微弱的相互作用.为了更真实地求解出一维分子晶体系统的基态问题,以量子化Holstein模型为基础并考虑电子与最近邻格点上声子的相互作用项对其的修正,此时系统处于基态时的Hamiltonian量也发生了相应的改变.运用压缩-相干态展开法和能量极小值等原理,求解出处于基态时极化子系统所满足的非线性Schrdinger方程和对应的孤子解、基态能量.并讨论了最近邻作用项的强度对一维分子链孤子激发如孤子的波峰、波宽、稳定性和系统基态能量的影响.

极化激元系统时间演化的量子涨落特性和非经典统计行为

将极化激元系统约化成模型单模光子-TO声子有效相互作用系统,在此基础上以解析形式讨论了系统的力学量、压缩态、量子涨落特性以及亚泊松分布等非经典效应的动力学演化行为.结果表明,光子场与极化波量子场彼此交换能量过程随时间演化呈振荡性质,光子场和声子场都可以演化成压缩态,其二阶压缩度随时间演化成复杂周期振荡特性,这种非经典特性是非线性相互作用的结果并且以k1项和k2项同时存在并相互关联为前提.而此时光子和声子统计分布随时间演化呈现介于超Poison分布和亚Poison分布之间复杂周期振荡的新结果,非线性作用k1项和k2项对这种非经典统计行为都有贡献.

强耦合电子-声子系统的非绝热量子涨落特性

对于强或中等耦合的电子-声子系统提出一个新的相关状态波矢来研究由电子的运动和密度涨落引起的非绝热声子涨落对系统基态、测不准关系、电荷密度波有序、极化子稳定性和声子阶段有序特征等的影响.这个新状态波矢表征了系统中出现的单声子相干态,双声子压缩态和极化子状态及其它们之间的相关或压缩-反压缩效应.它导致了系统的基态能量的大大降低,极化子束缚能的显著增加,压制了电子能带变窄效应的减弱趋势及电荷密度波有序、声子模的量子涨落、增强了声子的坐标和动量的量子测不准性.研究证明这个与众不同的新波矢对中等和强耦合的电子-声子系统是非常正确和适用的.