量子蒙特卡罗计算石墨中的共振价键配对能

我们采用实空间量子蒙特卡罗方法与关联变分波函数来确定石墨中的共振价键 (RVB) 态。采用Jastrow-Slater-determinant 和 Jastrow-antisymmetrized-geminal-power 变分 ansatz进行变分和扩散量子蒙特卡罗 (DMC) 计算，以评估RVB配对能。使用一个缺乏 $\pi/3$ 旋转对称性的矩形石墨样品，我们发现，近费米能级的单粒子能隙随 x 方向系统尺寸而变化。当长度满足 $L_x=3n\sqrt{3}d$ 时，能隙消失（其中 $n$ 为整数，$d$ 为碳-碳键长），否则系统表现出有限能隙。我们的DMC结果表明，零能隙情况下不存在稳定的RVB配对，而能隙开启后，电子配对得以稳定。DMC预测在有限能隙系统的热力学极限下，配对能的绝对值为约为 $0.48(1)$ 毫哈/原子。我们的结果揭示了受几何条件制约的纳米石墨结构中的电子配对机制。