Quick Search:
Author: Title/Abstract: Vol./No: Page:

Prog. Theor. Phys. Vol. 109 No. 4 (2003) pp. 563-573

[ Full Text PDF : FREE ACCESS (155K) ]

Direct Sum of Coulomb Potential without Ambiguities of Conditionally Convergent Series

Hiroki Takemoto, Taisei Ohyama* and Akihiro Tohsaki

Department of Fine Materials Engineering, Shinshu University, Ueda 386-8567, Japan

(Received November 28, 2002)

Abstract:

We propose a definitive expression to evaluate electrostatic energies under periodic conditions, starting from the Yukawa potential with a finite range and summing up positive and negative contributions separately. We find a dimension-dependent function that can be used to solve problems concerning divergences and ambiguities in the direct sum of Coulomb potentials. The infinite-range limit of this function leads to a universal constant independent of lattice structure, which reveals the origin of ambiguities from conditionally convergent series in the sum of Coulomb potentials.


URL : http://ptp.ipap.jp/link?PTP/109/563/
DOI : 10.1143/PTP.109.563


*Present address: The Japan Research Institute, Limited, 2-11-26, Sangenjaya, Setagaya, Tokyo 154-0024, Japan

[ Full Text PDF : FREE ACCESS (155K) ] Citation:


References:

  1. E. Madelung, Phys. Z. 19 (1918), 525.
  2. H. M. Evjen, Phys. Rev. 39 (1932), 675[APS].
  3. P. P. Ewald, Ann. der Phys. 64 (1921), 253.
  4. L. V. Woodcock and K. Singer, Trans. Faraday Soc. 67 (1971), 12.
  5. S. G. Brush, H. L. Sahlin and E. Teller, J. Chem. Phys. 45 (1966), 2102[CrossRef].
  6. R. C. Gann, S. Chakravarty and G. V. Chester, Phys. Rev. B 20 (1979), 326[APS].
  7. P. Seuferling, J. Vogel and C. Toepffer, Phys. Rev. A 40 (1989), 323[APS].
  8. G. Watanabe, K. Sato and T. Ebisuzaki, Phys. Rev. C 66 (2002), 012801R[APS].
  9. J. Kanamori, T. Morita, K. Motizuki and T. Nagamiya, J. Phys. Soc. Jpn. 10 (1955), 93[JPSJ].
  10. B. R. A. Nijboer and F. W. De Wette, Physica 23 (1957), 309[CrossRef].
  11. F. E. Harris and H. J. Monkhorst, Chem. Phys. Lett.  4 (1969), 181[CrossRef].
    F. E. Harris and H. J. Monkhorst, Phys. Rev. B 2 (1970), 4400[APS].
  12. F. E. Harris and H. J. Monkhorst, Phys. Rev. Lett 23 (1969), 1026[APS].
  13. F. E. Harris, L. Kumar and H. J. Monkhorst, Phys. Rev. B 7 (1973), 2850[APS].
    L. Kumar, H. J. Monkhorst and F. E. Harris, Phys. Rev. B 9 (1974), 4084[APS].
  14. A. Redlack and J. Grindlay, J. Phys. Chem. Solids 36 (1975), 73[CrossRef].
  15. S. W. De Leeuw, J. W. Perram and E. R. Smith, Proc. R. Soc. London A 373 (1980), 27.
  16. S. Alexander, P. M. Chaikin, P. Grant, G. J. Morales, P. Pincus and D. Hone, J. Chem. Phys. 80 (1984), 5776[CrossRef].
  17. K. Kremer, M. O. Robbins and G. S. Grest, Phys. Rev. Lett. 57 (1986), 2694[APS].
  18. E. J. Meijer and D. Frenkel, J. Chem. Phys. 94 (1991), 2269[CrossRef].
  19. Y. Rosenfeld, E. Nardi and Z. Zinamon, Phys. Rev. Lett. 75 (1995), 2490[APS].
  20. G. Salin and J. M. Caillol, Phys. Rev. Lett. 88 (2002), 065002[APS].
  21. A. Y. Potekhin, G. Chabrier and D. Gilles, Phys. Rev. E 65 (2002), 036412[APS].
  22. C. P. Burgess and J. Cloutier, Phys. Rev. D 38 (1988), 2944[APS].
  23. E. N. Glass and G. Szamosi, Phys. Rev. D 39 (1989), 1054[APS].
  24. C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, 7th ed. (John Wiley & Sons, New York, 1996).
  25. J. D. Lee, A New Concise Inorganic Chemistry, 3rd ed. (Van Nostrand Reinhold, Berkshire, 1977).

Citing Article(s) :

  1. Progress of Theoretical Physics Vol. 111 No. 2 (2004) pp. 213-228 :
    Electrostatic Energy of an Aggregate of Point Charges with Periodicity in a Uniform Background
    Hiroki Takemoto and Akihiro Tohsaki
  2. Progress of Theoretical Physics Vol. 112 No. 3 (2004) pp. 489-497 :
    Dependence of the Electrostatic Energy on the Dimension of the Periodicity in a Uniform Background
    Hiroki Takemoto and Akihiro Tohsaki
  3. Progress of Theoretical Physics Vol. 113 No. 2 (2005) pp. 327-339 :
    Electrostatic Energies of Crystals in Space of Arbitrary Dimension
    Hiroki Takemoto and Akihiro Tohsaki