Spettroscopia computazionale di materiali disomogenei secondo la teoria delle perturbazioni di molti corpi: sviluppo di metodi e applicazioni.

In the framework of the GW approximation, the screened interaction W is a non-local and dynamical potential that may have a complex structure in its frequency dependence. A full description of such dependence in a large energy range is in many cases prohibitive: for this reason, it is common practice to approximate it using a plasmon pole (PP) model. The PP approach may however fail for inhomogeneous systems, such as interfaces and defects, and also for some bulk materials, including e.g. metals. In this work I explore a multi-pole approach for getting an effective representation of W. I show that optimal sampling strategies in the complex plane can lead to accuracies comparable with full-frequency methods at much lower costs, and discuss the application of such strategies to relevant prototype systems. Finally, I will show the relevance of the proposed development in the case of a hybrid molecule-graphene-metal system. The structural, electronic and magnetic properties of a set of these kinds of interfaces are studied at the DFT level, before applying many body perturbation theory approximations.

Nel quadro dell'approssimazione GW, l'interazione schermata W è un potenziale non locale e dinamico che può avere una struttura complessa nella sua dipendenza dalla frequenza. Una descrizione completa di tale dipendenza in un ampio intervallo di energia è in molti casi proibitiva: per questo motivo, è pratica comune approssimarla utilizzando un modello di polo plasmonico (PP). L'approccio PP può tuttavia fallire per sistemi disomogenei, come interfacce e difetti, e anche per alcuni materiali sfusi, inclusi ad es. metalli. In questo lavoro esploro un approccio multipolare per ottenere una rappresentazione efficace di W. Dimostro che strategie di campionamento ottimali nel piano complesso possono portare a precisioni confrontabili con metodi a piena frequenza a costi molto inferiori e discuto l'applicazione di tali strategie ai sistemi prototipo pertinenti. Infine, mostrerò la rilevanza dello sviluppo proposto nel caso di un sistema ibrido molecola-grafene-metallo. Le proprietà strutturali, elettroniche e magnetiche di un insieme di questi tipi di interfacce vengono studiate a livello DFT, prima di applicare le approssimazioni della teoria delle perturbazioni di molti corpi.