Temperature-dependent vibrational EELS simulations with nuclear quantum effects

Time Autocorrelation of Auxiliary Wave (TACAW) 方法已建立一种用于模拟声子和磁子的角分辨电子能量损失光谱 (EELS) 的框架，通过从束流波函数的时间自相关函数推导散射强度。该方法在自然地考虑动力学衍射和多路径散射效应的同时，实现了散射强度的高效计算。在低温 regime 中，振动光谱由核量子效应主导，尤其是零点运动。为捕捉低温振动 EELS 中的核量子效应，我们将 thermostatted ring polymer molecular dynamics (TRPMD) 融入 TACAW 形式化方法。我们的结果表明，核量子效应在硅体低温振动光谱中与经典分子动力学预测产生显著偏差，并正确预测了硅体近似恒定的光学声子峰强度，与第一 Born 近似一致。TRPMD-TACAW 方法为探索振动 EELS 的低温极限提供了稳健的理论工具，为量化分析新兴的 cryogenic 扫描透射电子显微镜实验提供了必要的基准。