TEORETYCZNE ZAŁOŻENIA PODSTAWOWE
Podejście teoretyczne, zastosowane w aplikacji ATOMIC MATTERS bazuje na obliczeniach subtelnej struktury elektronowej. Metody zaimplementowane do aplikacji cechuje bezprecedensowa efektywność w przewidywaniu właściwości rzeczywistych materiałów magnetycznych i optycznie aktywnych. Żadne inne, współczesne podejście teoretycznie nie daje takich możliwości. Przyjęte podejście teoretyczne bazuje na metodach będących konsekwencją założeń teoretycznych sformułowanych po raz pierwszy przez H.A. Bethe w 1929 roku ( Ann. Phys. Lpz. 3 (1929) 133 ) i rozwijanych przez dekady przez najznakomitsze, postacie nauki, wśród których należy wymienić: J.H. van Vleck, B.G. Wybourne, A.Abragam, B.Blaney, E.U. Condon, G.H. Shortley, R.J. Elliot, K.W.H. Stevens, M.T. Hutchings, G. Racah'a, B.R. Judd'a, P.G. de Gennes, J.Mulak, R.J.Radwański, C. Rudowicz, D.J.Newman i wielu innych, obecnie została zaimplementowana do aplikacji ATOMIC MATTERS. Główne założenia teoretyczne podejścia  stosowanego w  ATOMIC MATTERS można streścić w kilku najważniejszych punktach:

  • W jonach metali 2p/3p/3d/4d/5d/4f/5f istnieje struktura dyskretnych stanów elektronowych rzutujących na właściwości całego związku (kryształu).
  • Układy wieloelektronowe 2pn, 3pn, 3d n, 4d n,  5d n, 4f  n, 5f  n stanowią silnie skorelowane systemy.
  • Opis takich układów opiera się na fizyce atomowej, z liczbami atomowymi S, L, J całej powłoki. Skutkuje to przestrzenią n=(2S+1)(2L+1) stanów.
  • W ciele stałym atom/jon oddziałuje ładunkowo z otoczeniem (efekt Starka) – to oddziaływanie prowadzi do znoszenia degeneracji stanów i określa się mianem Pola Krystalicznego CEF (Crystal Electric Field).
  • Pole Krystaliczne, poprzez modyfikacje struktury subtelnej stanów elektronowych atomu determinuje właściwości atomu w ciele stałym i przekłada się na właściwości całego kryształu.
  • Magnetyczne oddziaływania, zarówno wewnętrzne-między jonowe jak i z polem zewnętrznym prowadzą do dalszego znoszenia degeneracji stanów (efekt Zeemana).
  • Sprzężenie spin-orbita wnosi istotny wkład w strukturę stanów i musi być uwzględnione w obliczeniach.

Istotą aplikacji ATOMIC MATTERS jest implementacja wielu oddziaływań elektronowych w jednym hamiltonianie. Diagonalizacja macierzy hamitonianu zawierającego człony definiujące wkład oddziaływań: układu elektronowego z polem krystalicznym CEF, sparzężenia spinowo-orbitalnego elektronów jonu/atomu oraz ich oddziaływania z zewnętrznym polem magnetycznym - dostarcza informacji o stanach subtelnej struktury elektronowej atomu/jonu w ciele stałym. Obliczona, subtelna struktura stanów elektronowych wraz z funkcjami falowymi dostarcza wartości oczekiwane krętowych liczb kwantowych w poszczególnych stanach. Pozwala to,  w połączeniu z zaimplementowaną w systemie termodynamiką układów atomowych na błyskawiczną analizę  rozmaitych właściwości makroskopowch, zdefiniowanych materiałów stałych w obszarze magnetyzmu, spektroskopii, termodynamiki etc.