En molekyls elektroner rör sig i slutna banor i den rikting man förväntar sig från klassisk fysik när man påför ett yttre magnetfält. I konjugerade molekylringar kan strömtätheten bilda en stark ringström, vilket är typiskt för aromatiska molekyler. Strömstyrkan kring ringen kan används som ett mått på molekylens aromaticitet. I den kvantmekaniska världen beter sig strömtätheten annorlunda än i det klassiska fallet. Antiaromatiska molekylers ringström går i motsatt riktning. I toroidala kolnanorör med kiral topologi induceras en strömtäthet bestående av två komponenter, vilka beskriver elektronflödet runt torusringen respektive runt röret som formar torusringen, som ger upphov till ett magnetiskt anapolmoment vars riktning bestäms av rörets kiralitet. Vi undersöker kolnanorör med starka toroidala ringströmmar. Man är tvungen att använda den approximativa pseudo-π-metoden vid beräkning av strömtätheter för att molekylerna är stora. Molekylstrukturerna optimeras med hjälp av maskininlärning. Vi utvecklar nya sätt att presentera och tolka strömtätheter och magnetiska egenskaper i torusformade molekyler. Magnetiska egenskaper och rumsliga bidrag till magnetiska egenskaper (egenskapstätheter) beräknas i diskreta punkter och analyseras med hjälp av numeriska metoder. Visualiseringsmetoder utvecklas för tolkning av strömtätheter och egenskapstätheter. Visualiseringen hjälper oss att förstå hur molekylernas elektroner reagerar när man påför ett yttre magnetfält.

2021