Acoplamiento electrón-vibración en sólidos : desarrollo de técnicas de Segundos Principios dependientes del tiempo para simular transporte y una teoría multielectrónica del Jahn-Teller cooperativo

Abstract

El hilo conductor de esta tesis es el estudio computacional de propiedades de la materia que surgen de la interacción entre electrones y vibraciones (interacción vibrónica) y que aparecen, por ejemplo, en el proceso de formación y difusión de polarones y los excitones. Para ello, se ha propuesto una teoría multielectrónica para el acoplamiento vibrónico en sólidos periódicos que contienen electrones desapareados en centros con orbitales localizados degenerados y se ha desarrollado la evolución temporal para la metodología de los Segundos Principios (TD-SPDFT), como una herramienta para poder simular propiedades ópticas y de transporte, donde la interacción electrón-vibración juega un papel fundamental. Finalmente se han realizado cálculos de primeros y segundos principios para entender la dinámica de los polarones de electrón y hueco en Li2O2 y los excitones de LiF.

The central theme of this thesis is the computational study of material properties that arise from the interaction between electrons and vibrations (vibronic interaction), which appear, for example, in the processes of polaron formation and diffusion, as well as excitons. To this end, two methodologies have been proposed: a many-body theory for vibronic coupling in periodic solids containing unpaired electrons in centers with degenerate localized orbitals, and an extension of Second-Principles Density Functional Theory into the time domain (TD-SPDFT) to simulate optical and transport properties, where electron-vibration interaction plays a fundamental role. Finally, first- and second-principle calculations have been carried out to understand the dynamics of electron and hole polarons in Li2O2 and excitons in LiF.