next up previous contents
Next: Elektronen in ikosaedrischen Festkörpern Up: Elektronen in isolierten Metallclustern Previous: Unterschiedliche Hüpfelemente

Zustände im Kugelpotential mit ikosaedrischer Störung

 

Wir haben bis hierher die Annahme verfolgt, daß die Elektronen in erster Linie um die Atomkerne lokalisiert sind und die Molekülorbitale durch eine schwache Kopplung der Atomorbitale entstehen. Nun wollen wir einen komplementären Lösungsansatz betrachten, mit der entgegengesetzten Annahme, daß die Elektronen sich in erster Linie frei im Cluster bewegen können und die atomaren Potentiale eine leichte Störung darstellen. Mit diesem Weg, die Reihenfolge der Orbitalenergien in ikosaedersymmetrischen Clustern abzuschätzen, folge ich der Darstellung in [Schu75].
Wir betrachten die Einelektronenzustände der Valenzelektronen in einem Pseudopotential. Das Pseudopotential enthält Terme, die die Orthogonalisierung auf die Core-Zustände simulieren, was einer starken Abschirmung der Kernladungen entspricht. Deshalb kann man das Clusterpotential in erster Näherung als kugelsymmetrisch betrachten:
displaymath1334
wobei tex2html_wrap_inline6417 der Radius einer Kugelschale ist, auf der die Summe der effektiven Kernladungen gleichmäßig verteilt sein soll.
Beim Bruch der Kugelsymmetrie durch einen kleinen ikosaedersymmetrischen Störterm müssen als Orbitale Eigenzustände zu irreduziblen Darstellungen der Ikosaedergruppe gewählt werden. Dies geschieht, indem die irreduziblen Darstellungen der sphärischen Drehgruppe als reduzible Darstellungen der Ikosaedergruppe aufgefaßt und bezüglich dieser in irreduzible Darstellungen gif zerlegt werden. Für die Darstellungen und ihre Dimensionen ergibt sich:
displaymath1346
Die Termordnung für den obigen ungestörten Hamiltonoperator ist in der linken Spalte der folgenden Tabelle zu sehen:

tabular1356

Falls der Störterm die Orbitalenergien verglichen mit der l-Aufspaltung nur geringfügig verschiebt, ergibt sich mit der ikosaedrischen Störung die in der rechten Spalte gezeigte Termordnung.
Für die Zustände niedriger Energie führt diese Methode auf die gleiche Termordnung wie die Tight-Binding-Methode aus Abschnitt 6. Die energetisch niedrigsten Zustände des Bergmanclusters in Abbildung 6.1 lassen sich beispielsweise ihren Multiplizitäten nach indizieren als tex2html_wrap_inline6435, was im Einklang mit der hier abgeschätzten Reichenfolge ist.