METAL-INSULATOR TRANSITION DESCRIBED BY NOFT.
The metal–insulator transition (MIT) is a fundamental phenomenon in condensed matter physics and a hallmark of strong electronic correlations. Hydrogen-based systems offer a simple yet powerful model for investigating the MIT, as their insulating behavior arises purely from electron–electron interac...
| Publicado en: | Revista Cubana de Física Vol. 42; no. 1; pp. 30 - 37 |
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| Autores principales: | , |
| Formato: | Artículo |
| Publicado: |
Universidad de La Habana
7/15/2025
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| Acceso en línea: | Ver este registro en EBSCOhost |
| Sumario: | The metal–insulator transition (MIT) is a fundamental phenomenon in condensed matter physics and a hallmark of strong electronic correlations. Hydrogen-based systems offer a simple yet powerful model for investigating the MIT, as their insulating behavior arises purely from electron–electron interactions. In this work, we study finite hydrogen clusters with cubic geometries using Natural Orbital Functional Theory (NOFT), a method capable of accurately describing correlated systems beyond mean-field approaches. We focus on two key signatures of the MIT: the fundamental energy gap and the harmonic average of the atomic one-particle reduced density matrix. Our results show that NOFT captures the transition from insulating to metallic behavior as the interatomic distance decreases. By extrapolating the energy gap to the thermodynamic limit, we estimate a critical distance r ≈ 1,2Å, in excellent agreement with quantum Monte Carlo benchmarks. These findings demonstrate the reliability of NOFT for describing strong correlation effects in large-scale models. La transición metal-aislante (TMA) es un fenómeno fundamental en física de la materia condensada y una manifestación característica de las correlaciones electrónicas fuertes. Los sistemas basados en hidrógeno constituyen un modelo simple pero eficaz para estudiar la TMA, ya que su comportamiento aislante se debe exclusivamente a interacciones electrón-electrón. En este trabajo, investigamos cúmulos finitos de hidrógeno con geometría cúbica mediante la Teoría del Funcional de Orbitales Naturales (TFON), un método capaz de describir con precisión sistemas correlacionados más allá del campo medio. Nos centramos en dos indicadores clave de la TMA: la brecha de energía fundamental y el promedio armónico de la matriz densidad uniparticular atómica. Nuestros resultados muestran que la TFON reproduce con éxito la transición del estado aislante al metálico al disminuir la distancia interatómica. Al extrapolar la brecha al límite termodinámico, estimamos una distancia crítica r ≈ 1,2Å, en excelente concordancia con estudios de Monte Carlo cuántico. |
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