Funzione di Wannier

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Un esempio di FW nel Titanato di Bario

Le funzioni di Wannier sono definite tramite una trasformazione unitaria sulle funzioni di Bloch, di conseguenza formano una rappresentazione alternativa del sistema quantistico. Le funzioni di Wannier vengono identificate dall'indice di banda $n$ e dalla cella $\mathbf{R}$ del reticolo reale a cui appartengono; in notazione di Dirac $|\mathbf{R}n>$ . Sono un set completo di funzioni ortonormali utilizzate in fisica della materia come rappresentazione alternativa alle funzioni di Bloch. Furono introdotte da Gregory Wannier alla fine degli anni trenta^[1]; sono diventate popolari negli anni sessanta con l'avvento della fisica computazionale.

Sono definite formalmente secondo la seguente espressione:

$|\mathbf{R}n> = \frac{V_{C}}{(2\pi)^{3}} \int_{BZ} d\mathbf{k} e^{-i\mathbf{k}\cdot(\mathbf{R-r})}|u_{n\mathbf{k}}>$ ;

in cui $|u_{n\mathbf{k}}>$ è la parte periodica della funzione di Bloch e l'integrale viene valutato sulla prima zona di Brillouin. la relazione può essere invertita nel seguente modo:

$|u_{n\mathbf{k}}> =\sum_{\mathbf{R}}e^{i\mathbf{k}\cdot(\mathbf{r}-\mathbf{R})}|\mathbf{R}n>$ .

A differenza delle funzioni di Bloch le funzioni di Wannier non sono autostati dell'hamiltoniana e la loro scelta dipende dalla scelta arbitraria della gauge. Normalmente si utilizza una specifica classe di funzioni, dette funzioni di Wannier con localizzazione ottimale (Maximally localized Wannier functions) che hanno la proprietà di decadere esponenzialmente con la distanza dal proprio centro^[2].

Per questi motivi sono particolarmente adatte a studi, in particolare di tipo compuatazionale, nei seguenti campi:

struttura elettronica dei solidi amorfi e dei liquidi;
analisi "intuitiva" dei legami chimici;
polarizzazione nei materiali periodici;
magnetizzazione orbitale;
studi di trasporto quantistico (conduttanza).

[modifica] Voci correlate

Funzioni di Bloch

[modifica] Collegamenti esterni

↑ L'articolo originale: "The structure of electronic excitation levels in insulating crystals," G. H. Wannier, Phys. Rev. 52, 191 (1937)
↑ http://arxiv.org/pdf/cond-mat/0606726

Il codice Wannier90 per il calcolo delle funzioni di Wannier con localizzazione ottimale.
Il codice Wannier Transport per il calcolo delle funzioni di Wannier con localizzazione ottimale e del trasporto quantistico.

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Categorie: Fisica della materia condensata | Meccanica quantistica

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