Role of nonpair forces in the lattice dynamics of h.c.p. metals

Summary

An analysis of the role of the nonpair forces in the lattice dynamics of s.p. bonded h.c.p. metalsviz. Mg and Zn has been presented. The total energy has been extended up to third order in the electron-ion pseudopotential. The dynamical matrix contains the terms arising from central pairwise interactions between the ions as well as contributions due to sums of nonpair three-body forces. Such forces, arising from the inclusion of third-order terms, are of short-range nature and possess the character of tensor forces. It is concluded that the nonpair three-body interaction is necessary for explaining the lattice dynamics of h.c.p. metals. The theoretical dispersion curves are compared with the experimental data. Good agreement is found between the computed and experimental results along the symmetry directions.

Riassunto

Si è presentata un’analisi del ruolo delle forze non appaiate nella dinamica reticolare di metalli h.c.p. limitati da s.p. rispetto a Mg e Zn. L’energia totale è stata estesa fino al terz’ordine nel potenziale elettrone-ione. La matrice dinamica contiene termini che originano da interazioni del tipo a coppie tra ioni cosiccome contributi dovuti a somme di forze a tre corpi non accoppiati. Tali forze, che derivano dall’inclusione di termini di terz’ordine, sono del tipo a corto raggio e possiedono le caratteristiche di forze tensoriali. Si conclude che l’interazione a tre corpi non appaiata è necessaria per spiegare la dinamica reticolare di metalli h.c.p. Le curve teoriche di dispersione sono confrontate coi dati sperimentali. Si è trovato un buon accordo tra i risultati teorici e sperimentali lungo le direzioni di simmetria.