?
Low-energy collective excitations in a gold monolayer, Vyacheslav Silkin and Maxim Kagan Working papers by Cornell University Series cond-mat other “arxiv org” 2610. 31805 22 Oct. 2026
Аннотация Низкоэнергетические плазмонные свойства свободностоящего монослоя золота Au (1,1,1) изучены с помощью зависящей от времени теории функционала плотности (DFT) в приближении хаотических фаз (ПХФ). При первопринципном вычислении диэлектрической функции и функции диэлектрических потерь используется зонная структура, характеризуемая одной s-p энергетической зоной, выходящей на уровень Ферми. В этой системе с простой зонной структурой наши вычисления наряду со стандартным 2D плазмоном показывают присутствие ещё трёх аномальных ветвей плазмонного спектра при низких энергиях. Такой результат является весьма неожиданным для монослоя золота (голдена), где только одна зона выходит на уровень Ферми. Дисперсия трёх аномальных плазмонных ветвей - сильно анизотропна в плоскости монослоя и носит бес-щелевой характер. Общая черта этих мод состоит в том, что они имеют линейную (звуковую) дисперсию при малых переданных импульсах для определённых направлений на поверхности Ферми. Мы связываем возникновение этих мод с отличием геометрии Ферми-поверхности от круговой в монослое золота. В результате, для почти гексагональной формы поверхности Ферми уже в однозонном случае, становится возможным реализовать многокомпонентный сценарий с разными скоростями для различных групп электронов на поверхности Ферми. Найденные нами плазмонные моды отвечают анти-фазным колебаниям заряда для носителей, расположенных на разных сторонах гексагональной поверхности Ферми. Таким образом, наши результаты служат свидетельством того, что металлическая система с простой зонной структурой, благодаря форме поверхности Ферми может способствовать превращению одно-частичных зарядовых возбуждений в коллективные зарядовые возбуждения акустического типа.