Applications of maximally localized wannier functionsspin-flip excitations, plasmon dispersion and tight binding models for optical lattices

Resumen

En este proyecto, se han analizado diversas propiedades electronicas de los materialesen un marco teórico constituido por las funciones maximalmente localizadas deWannier (FMLW). Mediante este potente instrumento matemático que engloba los asíllamados cálculos de primeros principios, se ha podido acceder e investigar detalles dediversos sistemas.En primer lugar, se han estudiado excitaciones electrónicas en superficies constituidospor átomos pesados. En dicho tipo de superficies, el acoplamiento relativista spinórbitatiene profundos efectos en las propiedades de los electrones. En estascondiciones, se ha simulado el efecto causado el estos electrones por un campoelectromagnetico externo. Las excitaciones asociadas a este proceso han sidocalculadas mediante el uso de las FMLW. De este modo, se ha descubierto que lainteracción spin-órbita puede determinar profundamente la cantidad de luz que unasuperficie puede absorber.En segundo lugar, se han estudiado excitaciones electrónicas colectivas (plasmones) enel sodio, variando la presión ejercida en el sistema de 0 a 180 Gpa. Dicho estudio hasido posible gracias a que se ha expresado la función respuesta del sistema en términosde las FMLW, lo cual posibilita disminuir el coste de los cálculos computacionalesconsiderablemente. De este modo, se ha descubierto un plasmon anisotrópico en unafase del sodio que a priori no debería presentar grandes anisotropías. Se ha demostradoque dicho efecto esta asociado a un efecto de la estructura de bandas no predicho pormodelos simplificados.En tercer lugar, se han aplicado las FMLW al estudio teórico de atomos ultrafríosatrapados en redes ópticas. Las FMLW representan una base ideal para modelos tightbindingde estos sistemas debido al alto grado de localización de estas funciones en elespacio real. Los modelos construidos han sido capaces de reproducir el espectro deenergía exacto con gran precisión, demostrando la utlidad de las FMLW fuera delcontexto de la estructura electrónica de los materiales