Name: Alignement de bande de type II de sonde dans les hétérostructures unidimensionnelles de Van Der Waals utilisant des calculs de premiers principes (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-10-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 56 s
Description: Découvrez le criblage computationnel de photocatalyseurs par calculs de premiers principes. Cette méthode optimise les structures atomiques de nanorubans de nitrure de bore encapsulés pour prédire l'efficacité du découpage de l'eau.

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Ce travail a été soutenu par la China Postdoctoral Science Foundation (Grant No. 2017M612348), la Qingdao Postdoctoral Foundation (Grant No. 3002000-861805033070) et par le Young Talent Project de l'Ocean University of China (Grant No. 3002000-861701013151). Les auteurs remercient Mlle Ya Chong Li d'avoir préparé la narration.

1. Optimiser la structure atomique.
<ol><li>Préparer quatre fichiers d'entrée pour le calcul de la relaxation de la structure par VASP: INCAR, POSCAR, POTCAR et KPOINTS. REMARQUE : Il y a des paramètres spécifiés dans le fichier INCAR qui définissent le calcul. La ligne "EDIFFG - 0.02" dans le fichier INCAR indique que tous les atomes sont détendus jusqu'à ce que la force sur chaque atome soit 'lt;0.02 eV/' . Le fichier POSCAR contient les informations de géométrie atomique. Les paramètres de treillis initiaux dans le fichier POSCAR peuvent être choisis à partir de référencesthéoriques 3 ou expérimentales12,13. Le fichier KPOINTS définit le maillage k point et POTCAR est le fichier pseudopotentiel. L'ordre des types d'atomes dans POSCAR devrait être le même que celui de POTCAR. Des exemples de fichiers d'entrée pour la relaxation de la structure sont affichés dans les matériaux supplémentaires (à l'exception du fichier pseudopotentiel, qui a besoin d'une licence de VASP).<ol>
<li>Générer la structure initiale des nanoribbons de nitride de bore (BN) (NR) pour "POSCAR".<ol>
<li>Téléchargez le fichier POSCAR pour l'unité en vrac BN à partir de https://materialsproject.org.</li>
			<li>Utilisez v2xsf pour convertir le fichier POSCAR en un fichier en format xsf qui peut être lu par xcrysden. Type v2xsf POSCAR sur le terminal dans le système Ubuntu pour obtenir "POSCAR.xsf.gz". Type gunzip POSCAR.xsf.gz et sortir le fichier POSCAR.xsf.</li>
			<li>Utilisez xcrysden pour construire la supercellule BN.<ol>
<li>Type xcrysden --xsf POSCAR.xsf sur le terminal du système Ubuntu. Sélectionnez le menu Modifier/Nombre d'unités dessinées et étendre la cellule dans les directions X et Y.</li>
				<li>Sélectionnez le menu Fichier/Enregistrer la structure XSF pour exporter la structure supercellulaire, nommée «supercellule». REMARQUE : Le nom de la structure est une définition arbitraire.</li>
			</ol>
</li>
			<li>Utilisez du xmakemol pour ouvrir la supercellule. Type xmakemol-f supercellule sur le terminal dans le système Ubuntu. Sélectionnez le menu Edit/Visible. Cliquez sur Toggle pour supprimer les atomes à l'intérieur de la région et couper le NR à la largeur désirée et la chiralité.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Générer la structure initiale du nanotube BN (NT) pour POSCAR. Télécharger "NanotubeModeler" de http://www.jcrystal.com/products. Ouvrez NanotubeModeler.exe dans le système Windows. Sélectionnez le menu Sélectionnez le type/B-N et spécifiez la chiralité. Sélectionnez le menu Fichier/Enregistrer la table XYZ pour exporter la structure.</li>
		<li>Générez la structure initiale du nanocomposite en encapsulant le NR (à partir de l'étape 1.1.1) à l'intérieur du NT (à partir de l'étape 1.1.2). REMARQUE: L'encapsulation peut être terminée en ajustant les coordonnées cartésiennes du NR et le NT10,14,15.</li>
		<li>Utilisez le logiciel vmd pour vérifier la structure atomique avant de soumettre le travail de calcul.<ol>
<li>Type vmd sur le terminal dans le système Ubuntu. Dans la fenêtre principale vmd ouverte, sélectionnez le fichier de menu/nouvelle molécule et trouvez le fichier POSCAR à travers la fenêtre Parcourir. Chargez POSCAR en tapant VASP-POSCAR.</li>
			<li>Afficher la structure dans différents styles dans la fenêtre Représentations graphiques/méthode de dessin. REMARQUE : Par exemple, une fois que le CPK est choisi, chaque atome (lien) est représenté par une sphère (bâton). Le guide d'installation et le tutoriel complet de vmd sont disponibles à http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
	<li>Tapez qsub job.pbs sur le terminal du système Linux pour soumettre le travail au cluster informatique. REMARQUE: "job.pbs" représente le nom du script PBS. Le nom du script PBS est une définition arbitraire. Les quatre fichiers d'entrée ainsi que le script PBS doivent être à l'annuaire de travail. La commande qsub job.pbs sera utilisée dans les étapes 2.2, 3.2, 3.5.2, et la section 4. Un exemple de script PBS peut être trouvé dans le fichier de codage supplémentaire. Une fois le travail soumis terminé, si «l'exactitude requise - arrêt dela minimisation de l'énergie structurelle » apparaît à la fin du journal de sortie, le résultat convergent est obtenu. Le fichier CONTCAR qui en résultera sera utilisé comme fichier d'entrée POSCAR dans les étapes 2.1, 3.1, 3.5.1, 3.5.3.1, 4.1.1, 4.1.4, et section 4.2.</li>
</ol>2. Calculer l'énergie d'encapsulation.
<ol><li>Tapez mkdir nanocomposite isolé-nanoribbon isolé-nanotube pour créer trois dossiers pour le nanocomposite, le NR, et le NT sur un terminal dans un système Linux. Préparer un script PBS "job.pbs" et quatre fichiers d'entrée INCAR, POSCAR, POTCAR et KPOINTS pour le calcul de l'énergie dans chaque dossier. REMARQUE: Le fichier d'entrée POSCAR est le fichier nommé CONTCAR avec la structure détendue de l'étape 1. Des exemples de fichiers d'entrée sont donnés dans des documents supplémentaires (à l'exception de POTCAR).</li>
	<li>Allez à chaque dossier et tapeqjob.pbs sur le terminal dans le système Linux. REMARQUE : Les trois tâches soumises effectueront les calculs statiques d'énergie auto-consistantes pour le nanocomposite, le NR isolé et le NT isolé, respectivement.</li>
	<li>Extraire l'énergie totale du fichier OUTCAR pour chaque système après avoir terminé les calculs statiques auto-cohérents. Type grep "énergie libre TOTEN" ./nanocomposite/OUTCAR - queue -n 1, grep "énergie libre TOTEN" ./isolated-nanoribbon/OUTCAR - tail -n 1, et grep "free energy TOTEN" ./isolated-nanotube/OUTCAR - tail -n 1. Définissez les trois valeurs affichées comme ENT-NR, ENR, et ENT, respectivement. Calculez l'énergie d'encapsulation par angstrom : EL (ENT-NR - ENT -ENR)/L14,15. REMARQUE : La direction périodique dans chaque système est le long de l'axe Z et L est la constante de treillis de la cellule unitaire le long de l'axe Z. Des calculs d'essai de la dépendance d'énergie sur l'énergie de coupure d'onde de plan et le maillage de point de k sont nécessaires. L'énergie d'encapsulation peut être utilisée comme estimation de la stabilité énergétique du nanocomposite.</li>
</ol>3. Extraire les propriétés électroniques de la structure de la bande.
<ol><li>Préparer un script PBS "job.pbs" et six fichiers d'entrée: INCAR, POSCAR, POTCAR, KPOINTS, CHGCAR et CHG pour le calcul de la bande. Définir ICHARG 11 en INCAR. REMARQUE : Les fichiers CHGCAR et CHG préconvergés proviennent des calculs statiques auto-cohérents à l'étape 2.2. L'analyse de bande est au niveau PBE. L'échantillonnage de k point dans le fichier KPOINTS est en mode en ligne. Des exemples de fichiers d'entrée pour cette étape peuvent être trouvés dans les matériaux supplémentaires (sauf POTCAR).</li>
	<li>Tapez qsub job.pbs sur le terminal du système Linux pour soumettre le travail.</li>
	<li>Utilisez P4VASP pour générer la bande projetée.<ol>
<li>Chargez "vasprun.xml" en tapant p4v vasprun.xml sur le terminal du système Ubuntu. REMARQUE: "p4v" est utilisé pour démarrer P4VASP. Le fichier "vasprun.xml" doit être à l'annuaire de travail.</li>
		<li>Sélectionnez le menu Contrôle électronique/Local DOS-bands, puis Sélectionnez/Bandes.<ol>
<li>Spécifiez les numéros atomiques de NT dans la section Sélection atome. Obtenez le nombre atomique en pointant vers les atomes correspondants en utilisant vmd comme mentionné à l'étape 1.1.4. Spécifiez la couleur, le type et la taille du symbole pour la structure de bande projetée à travers le menu Symbole et La taille du symbole. Appuyez sur le menu Ajouter une nouvelle ligne. REMARQUE : Le graphique montrera la structure de la bande avec les contributions du NT.</li>
			<li>Répétez la même procédure après l'étape 3.3.2.1 pour obtenir la bande projetée avec les contributions de la NR.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Sélectionnez le menu Graphique/Exportation. Exportez le graphique dans un fichier avec un format agr (par exemple, comme « 11-4.agr »). REMARQUE : Les données de sortie des bandes projetées par P4VASP sont en trois colonnes où la troisième représente la pondération.</li>
	</ol></li>
	<li>Utilisez xmgrace pour modifier la bande projetée.<ol>
<li>Type xmgrace 11-4.agr sur le terminal pour démarrer xmgrace dans le système Ubuntu. Sélectionnez le menu Propriétés Plot/Axis pour modifier l'étiquette et la plage de l'axe.</li>
		<li>Sélectionnez l'apparence De la parcelle de menu/set pour lire la valeur énergétique au numéro de bande et au point k spécifiés. REMARQUE : Le maximum de bande de valence (VBM) et le minimum de bande de conduction (CBM) de NR/NT peuvent être lus de la bande projetée avec des contributions sur NR/NT, respectivement. Selon les alignements de la bande, les hétérostructures peuvent être classées en trois types : type I (VBMNT 'lt;VBMNR 'lt;CBMNR 'lt;CBMNT ou VBMNR 'lt;VBMNT 'lt;CBMNT 'lt;CBMNR), type II (VBMNT 'lt;VBMNR 'lt;CBMNT 'lt;CBMNR ou VBMNR 'lt;VBMNT 'lt;CBMNR 'lt;CBMNT), ou type III (VBMNT 'lt;VBMNT 'lt;CBMNR Lt;CBMNR ou VBMNR 'lt;VBMNR 'lt;CBMNT 'lt;CBMNT)9.</li>
		<li>Calculer le décalage de la bande de valence (VBO), la bande de conduction offset (CBO), et l'écart de bande suivant Kang et al.16.</li>
		<li>Sélectionnez le menu Fichier/Impression pour exporter le graphique avec le format eps.</li>
	</ol></li>
	<li>Calculez la densité de charge décomposée de la bande pour le VBM et le CBM.<ol>
<li>Préparer un script PBS "job.pbs" et sept fichiers d'entrée: INCAR, POSCAR, POTCAR, KPOINTS, WAVECAR, CHGCAR et CHG. Spécifiez les numéros de bande pour le CBM et VBM par l'étiquette IBAND dans INCAR. Utilisez le seul point k correspondant pour chaque bord de bande. REMARQUE : Les fichiers CHGCAR, CHG et WAVECAR préconvergés proviennent des calculs statiques auto-cohérents de l'étape 2.2. Des exemples de fichiers d'entrée pour cette étape sont donnés dans les documents supplémentaires (sauf POTCAR).</li>
		<li>Tapez qsub job.pbs sur le terminal du système Linux pour soumettre le travail.</li>
		<li>Utilisez vmd pour tracer le VBM et CBM dans l'espace réel après le travail est terminé.<ol>
<li>Démarrez une session vmd et chargez le fichier POSCAR comme à l'étape 1.1.4.</li>
			<li>Sélectionnez le fichier de menu/nouvelle molécule dans la fenêtre principale vmd. Trouvez le fichier PARCHG via la fenêtre Parcourir. Chargez PARCHG en tapant VASP-PARCHG.</li>
			<li>Sélectionnez les menus Dessiner/Surface solide et Afficher/Isosurface dans la fenêtre Représentations graphiques. Modifier l'isovalue à une valeur appropriée (par exemple, 0,02). Changer la couleur de l'isosurface à travers le menu Méthode de coloriage. REMARQUE : Il s'agit d'une analyse intuitive des types de bandes à l'étape 3.4. En général, la structure atomique est disposée loin de la limite, sinon la densité de charge visualisée n'est pas montrée d'une manière continue. S'il vous plaît voir La figure supplémentaire 1 pour plus de détails.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
</ol>4. Moduler les propriétés électroniques du nanocomposite (NT encapsulé à l'intérieur de NR) par des champs externes.
<ol><li>Ajouter un champ électrique transversal au nanocomposite17.<ol>
<li>Préparer un script PBS "job.pbs" et quatre fichiers d'entrée: INCAR, POSCAR, POTCAR, et KPOINTS.</li>
		<li>Définissez la force du champ électrique par l'étiquette «EFIELD» en unités d'eV/MD.</li>
		<li>Définir LDIPOL et T. Spécifiez IDIPOL avec une valeur exacte (1, 2 ou 3). REMARQUE : Ces deux balises sont ajoutées pour inclure des corrections dipole. Le champ électrique sera appliqué le long de l'axe X, Y ou Z en fixant la valeur d'IDIPOL à 1, 2 ou 3.</li>
		<li>Effectuer les calculs statiques auto-cohérents et les calculs de structure de bande suivant les sections 2 et 3 sans optimisation structurelle. REMARQUE : Des études antérieures indiquent que les champs électriques de plus de 5 V/MD peuvent être utilisés pour modifier l'écart de bande de BN-NT et de BN-NR sans déformer la structure18,19.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Ajouter une souche tendinudinale longitudinale au nanocomposite.<ol>
<li>Modifier les paramètres de treillis le long de la direction périodique pour refléter l'effet de contrainte. REMARQUE : Par exemple, le paramètre de treillis optimisé du nanocomposite le long de l'axe Z est de 2,5045 euros. Si une souche de tension uniaxiale de 1 % est appliquée le long de la direction Z, changez le paramètre de treillis dans POSCAR à 2,5045 x 1,01 à 2,529545.</li>
		<li>Détendez la structure modifiée après l'article 1.</li>
		<li>Effectuer des calculs statiques auto-cohérents et des calculs de structure de bande suivant les sections 2 et 3.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Collins, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accelerated+discovery+of+two+crystal+structure+types+in+a+complex+inorganic+phase+field%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Accelerated discovery of two crystal structure types in a complex inorganic phase field.</a> Nature. 546 (7657), 280-284 (2017).</li>
<li>Jain, A., Shin, Y., Persson, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Computational+predictions+of+energy+materials+using+density+functional+theory%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Materials%22%5BJournal%5D)">Computational predictions of energy materials using density functional theory.</a> Nature Reviews Materials. 1 (1), 15004(2016).</li>
<li>de Jong, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Charting+the+complete+elastic+properties+of+inorganic+crystalline+compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Data%22%5BJournal%5D)">Charting the complete elastic properties of inorganic crystalline compounds.</a> Scientific Data. 2, 150009(2015).</li>
<li>Fu, C. F., Wu, X. J., Yang, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Material+Design+for+Photocatalytic+Water+Splitting+from+a+Theoretical+Perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Material Design for Photocatalytic Water Splitting from a Theoretical Perspective.</a> Advanced Materials. 30 (48), 1802106(2018).</li>
<li>Gu, T., Luo, W., Xiang, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prediction+of+two-dimensional+materials+by+the+global+optimization+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Wiley+Interdisciplinary+Reviews-Computational+Molecular+Science%22%5BJournal%5D)">Prediction of two-dimensional materials by the global optimization approach.</a> Wiley Interdisciplinary Reviews-Computational Molecular Science. 7 (2), e1295(2017).</li>
<li>Lejaeghere, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reproducibility+in+density+functional+theory+calculations+of+solids%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Reproducibility in density functional theory calculations of solids.</a> Science. 351 (6280), aad3000(2016).</li>
<li>Kresse, G., Furthmüller, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+Iterative+Schemes+for+ab+Initio+Total-Energy+Calculations+Using+a+Plane-Wave+Basis+Set%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Efficient Iterative Schemes for ab Initio Total-Energy Calculations Using a Plane-Wave Basis Set.</a> Physical Review B. 54 (16), 11169-11186 (1996).</li>
<li>Perdew, J. P., Burke, K., Ernzerhof, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generalized+Gradient+Approximation+Made+Simple%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Generalized Gradient Approximation Made Simple.</a> Physical Review Letters. 77 (18), 3865-3868 (1996).</li>
<li>Ozcelik, V. O., Azadani, J. G., Yang, C., Koester, S. J., Low, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Band+alignment+of+two-dimensional+semiconductors+for+designing+heterostructures+with+momentum+space+matching%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Band alignment of two-dimensional semiconductors for designing heterostructures with momentum space matching.</a> Physical Review B. 94 (3), 035125(2016).</li>
<li>Gong, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Robust+staggered+band+alignment+in+one-dimensional+van+der+Waals+heterostructures%3A+binary+compound+nanoribbons+in+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Robust staggered band alignment in one-dimensional van der Waals heterostructures: binary compound nanoribbons in nanotubes.</a> Journal of Materials Chemistry C. 7 (13), 3829-3836 (2019).</li>
<li>Grimme, S., Antony, J., Ehrlich, S., Krieg, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Consistent+and+Accurate+ab+Initio+Parametrization+of+Density+Functional+Dispersion+Correction+%28DFT-D%29+for+the+94+Elements+H-Pu%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">A Consistent and Accurate ab Initio Parametrization of Density Functional Dispersion Correction (DFT-D) for the 94 Elements H-Pu.</a> Journal of Chemical Physics. 132 (15), 154104(2010).</li>
<li>Zhang, L., Chen, Z. Q., Su, J., Li, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Data+mining+new+energy+materials+from+structure+databases%5BTitle%5D)+AND+%22Renewable+%26+Sustainable+Energy+Reviews%22%5BJournal%5D)">Data mining new energy materials from structure databases.</a> Renewable & Sustainable Energy Reviews. 107, 554-567 (2019).</li>
<li>Zakutayev, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+open+experimental+database+for+exploring+inorganic+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Data%22%5BJournal%5D)">An open experimental database for exploring inorganic materials.</a> Scientific Data. 5, 180053(2018).</li>
<li>Kou, L. Z., Tang, C., Frauenheim, T., Chen, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intrinsic+Charge+Separation+and+Tunable+Electronic+Band+Gap+of+Armchair+Graphene+Nanoribbons+Encapsulated+in+a+Double-Walled+Carbon+Nanotube%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+Letters%22%5BJournal%5D)">Intrinsic Charge Separation and Tunable Electronic Band Gap of Armchair Graphene Nanoribbons Encapsulated in a Double-Walled Carbon Nanotube.</a> Journal of Physical Chemistry Letters. 4 (8), 1328-1333 (2013).</li>
<li>Kou, L. Z., Tang, C., Wehling, T., Frauenheim, T., Chen, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emergent+properties+and+trends+of+a+new+class+of+carbon+nanocomposites%3A+graphene+nanoribbons+encapsulated+in+a+carbon+nanotube%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Emergent properties and trends of a new class of carbon nanocomposites: graphene nanoribbons encapsulated in a carbon nanotube.</a> Nanoscale. 5 (8), 3306-3314 (2013).</li>
<li>Kang, J., Tongay, S., Zhou, J., Li, J. B., Wu, J. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Band+offsets+and+heterostructures+of+two-dimensional+semiconductors%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Band offsets and heterostructures of two-dimensional semiconductors.</a> Applied Physics Letters. 102 (1), 012111(2013).</li>
<li>Makov, G., Payne, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Periodic+boundary+conditions+in+ab+initio+calculations%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Periodic boundary conditions in ab initio calculations.</a> Physical Review B. 51 (7), 4014-4022 (1995).</li>
<li>Chen, C., Lee, M., Clark, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Band+gap+modification+of+singlewalled+carbon+nanotube+and+boron+nitride+nanotube+under+a+transverse+electric+field%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Band gap modification of singlewalled carbon nanotube and boron nitride nanotube under a transverse electric field.</a> Nanotechnology. 15 (12), 1837(2004).</li>
<li>Zhang, Z. H., Guo, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Energy-gap+Modulation+of+BN+Ribbons+by+Transverse+Electric+Fields%3A+First-Principles+Calculations%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Energy-gap Modulation of BN Ribbons by Transverse Electric Fields: First-Principles Calculations.</a> Physical Review B. 77 (7), 075403(2008).</li>
<li>Sahin, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monolayer+Honeycomb+Structures+of+Group-IV+Elements+and+III-V+Binary+Compounds%3A+First-Principles+Calculations%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Monolayer Honeycomb Structures of Group-IV Elements and III-V Binary Compounds: First-Principles Calculations.</a> Physical Review B. 80 (15), 155453(2009).</li>
<li>Yang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combining+Photocatalytic+Hydrogen+Generation+and+Capsule+Storage+in+Graphene+Based+Sandwich+Structures%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Combining Photocatalytic Hydrogen Generation and Capsule Storage in Graphene Based Sandwich Structures.</a> Nature Communications. 8, 16049(2017).</li>
<li>Neugebauer, J., Scheffler, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adsorbate-substrate+and+adsorbate-adsorbate+interactions+of+Na+and+K+adlayers+on+Al%28111%29%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Adsorbate-substrate and adsorbate-adsorbate interactions of Na and K adlayers on Al(111).</a> Physical Review B. 46 (24), 16067(1992).</li>
<li>He, W., Li, Z. Y., Yang, J. L., Hou, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronic+structures+of+organic+molecule+encapsulated+BN+nanotubes+under+transverse+electric+field%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">Electronic structures of organic molecule encapsulated BN nanotubes under transverse electric field.</a> Journal of Chemical Physics. 124 (15), 154709(2006).</li>
<li>Zhang, R. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+Z-Scheme+Water+Splitting+Photocatalyst+Based+on+Two-Dimensional+Van+Der+Waals+Heterostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+Letters%22%5BJournal%5D)">Direct Z-Scheme Water Splitting Photocatalyst Based on Two-Dimensional Van Der Waals Heterostructures.</a> Journal of Physical Chemistry Letters. 9 (18), 5419-5424 (2018).</li>
<li>Paiera, J., Marsman, M., Hummer, K., Kresse, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Screened+hybrid+density+functionals+applied+to+solids%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Physics%22%5BJournal%5D)">Screened hybrid density functionals applied to solids.</a> Journal of Chemical Physics. 124 (15), 154709(2006).</li>
<li>Pyzer-Knapp, E. O., Suh, C., Gómez-Bombarelli, R., Aguilera-Iparraguirre, J., Aspuru-Guzik, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+Is+High-Throughput+Virtual+Screening%3F+A+Perspective+from+Organic+Materials+Discovery%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Materials+Research%22%5BJournal%5D)">What Is High-Throughput Virtual Screening? A Perspective from Organic Materials Discovery.</a> Annual Review of Materials Research. 45, 195-216 (2015).</li>
<li>Cerqueira, T. F. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+Novel+Cu%2C+Ag%2C+and+Au+Ternary+Oxides+from+Global+Structural+Prediction%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry+of+Materials%22%5BJournal%5D)">Identification of Novel Cu, Ag, and Au Ternary Oxides from Global Structural Prediction.</a> Chemistry of Materials. 27 (13), 4562-4573 (2015).</li>
</ol>

Les auteurs n'ont rien à révéler.

Les calculs des propriétés électroniques dans les sections 2, 3 et 4 seraient similaires parmi divers matériaux à l'échelle nanométrique. Le modèle atomique initial à l'étape 1 doit être soigneusement conçu pour extraire des informations significatives. Par exemple, le facteur de sélection du modèle pourrait être la taille ou la chiralité des matériaux. En outre, le modèle atomique initial à l'étape 1.1 devrait être raisonnablement préparé pour la relaxation de la structure à faible coût. Prenant le nanocomposite dans le...

La demande mondiale d'énergie propre et durable a stimulé la recherche de matériaux prometteurs afin de réduire la dépendance à l'égard des ressources pétrolières limitées. Les simulations sont plus efficaces et plus économiques que les expériences visant à accélérer la recherche de nouveaux matériaux fonctionnels1. La conception des matériaux d'un point de vue théorique2,3,4est maintenant de plus en plus populaire en raison des progrès rapides dans les ressources de calcul et les développements théoriques, ce qui rend les simulations de calcul plus fiables 5 . Les calculs de la théorie fonctionnelle de la densité (DFT) mis en œuvre dans de nombreux codes sont de plus en plus robustes et donnent des résultats reproductibles6.
Le Vienna Ab initio Simulation Package (VASP)7 présente l'un des codes DFT les plus prometteurs pour prédire les propriétés moléculaires et cristallines et plus de 40 000 études faisant usage de ce code ont été publiées. La plupart des travaux sont exécutés au niveau fonctionnel8de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE), qui sous-estime la taille des écarts de bande, mais qui capture les tendances essentielles en matière d'alignement des bandes et de décalages de bande3. Ce protocole vise à décrire les détails de l'étude des profils de bord de bande et des bandgaps de matériaux à l'échelle nanométrique pour l'énergie propre et renouvelable à l'aide de cet outil de calcul. D'autres exemples utilisant VASP sont disponibles à https://www.vasp.at.
Ce rapport présente le criblage computationnel des hétérostructures unidimensionnelles (1D) vdW avec des alignements de bande de type II9 pour une application prometteuse dans le fractionnement photocatalytique d'eau4. Plus précisément, les nanoribbons (NR) encapsulés à l'intérieur des nanotubes (NT) sont examinés à titre d'exemple10. Pour traiter les interactions non covalentes, les corrections vdW utilisant la méthode DFT-D3 sont incluses11. Les calculs DFT dans les étapes 1.2, 2.2, 3.2, 3.5.2, et la section 4 par VASP sont exécutés à l'aide d'un script de système de lots portables (PBS) par les ordinateurs de recherche haute performance dans le système CenTOS. Un exemple de script PBS est affiché dans les Matériaux Supplémentaires. Le post-traitement des données par le logiciel P4VASP à l'étape 3.3 et la parcelle de figure par le logiciel xmgrace à l'étape 3.4 sont effectués sur un ordinateur local (ordinateur portable ou bureau) dans le système Ubuntu.

<table><tbody><tr><td>Nanotube Modeler</td><td>Développé par Dr. Steffen Weber</td><td>NanotubeModeler1.8</td><td>http://www.jcrystal.com/products/wincnt/NanotubeModeler.exe</td></tr><tr><td>P4VASP</td><td>Orest Dubay</td><td>p4vasp 0.3.30</td><td>Open source, disponible à l’www.p4vasp.at</td></tr><tr><td>v2xsf Développé</td><td>par Dr. Jens Kunstmann</td><td>v2xsf</td><td>http://theory.chm.tu-dresden.de/~jk/software.html</td></tr><tr><td>logiciel</td> <td>VASPPhysique computationnelle des matériaux, Département de physique, Université de Vienne</td><td>vasp.5.4.1</td><td>https://www.vasp.at</td></tr><tr><td>Logiciel VMD</td><td>Groupe de biophysique théorique et computationnelle, Université de l’Illinois à Urbana-Champaign</td><td>vmd1.9.3</td><td>https://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd</td></tr><tr><td>xcrysden</td><td>Département de chimie physique et organique, Institut Jozef Stefan</td><td>XCrySDen1.5.60</td><td>http://www.xcrysden.org/</td></tr><tr><td>Xmakemol</td><td>Développé par M. P. Hodges</td><td>xmakemol5.16</td><td>https://www.nongnu.org/xmakemol/XmakemolDownloads.html</td></tr><tr><td>Logiciel Xmgrace</td><td>Équipe de développement de Grace sous la coordination d’Evgeny Stambulchik</td><td>xmgrace5.1.25</td><td>http://plasma-gate.weizmann.ac.il/Grace/</td></tr></tbody></table>

alignement de bande de type ii de sonde dans les hétérostructures unidimensionnelles de van der waals utilisant des calculs de premiers principes

Probe Type II Band Alignment in One-Dimensional Van Der Waals Heterostructures Using First-Principles Calculations

Les outils informatiques basés sur la théorie de la densité-fonctionnelle (DFT) permettent l'exploration des composés nanométriques qualitativement nouveaux et expérimentalement réalisables pour une application ciblée. Les simulations théoriques permettent de bien comprendre les propriétés électroniques intrinsèques des matériaux fonctionnels. Le but de ce protocole est de rechercher des candidats photocatalyseurs par dissection computationnelle. Les applications photocatalytiques nécessitent des lacunes de bande appropriées, des positions appropriées de bord de bande par rapport aux potentiels redox. Les fonctions hybrides peuvent fournir des valeurs précises de ces propriétés, mais elles sont coûteuses sur le plan du calcul, alors que les résultats au niveau fonctionnel de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) pourraient être efficaces pour suggérer des stratégies d'ingénierie de la structure de la bande par l'intermédiaire le champ électrique et la contrainte tendue visant à augmenter la performance photocatalytique. Pour illustrer cela, dans le présent manuscrit, l'outil de simulation basé sur le DFT VASP est utilisé pour étudier l'alignement des bandes de nanocomposites dans des combinaisons de nanotubes et de nanoribbons dans l'état du sol. Pour répondre à la durée de vie des trous photogénérés et des électrons dans l'état excité, des calculs de dynamique nonadiabatic sont nécessaires.

Zigzag BN-NRs encapsulé à l'intérieur du fauteuil BN-NTs (11,11) ont été choisis comme exemples représentatifs d'une hétérostructure 1D vdW. Les paramètres de treillis ont été pris de Sahin et al.20. Pour plus de commodité, les NR en zigzag sont abrégés Zn, où n représente les dimers III-V le long de la largeur14. L'énergie d'encapsulation EL de l'étape 2.3 a été utilisée comme estimation approximative de la stabilité énergétique du nanocomposite. Les ...

Les calculs effectués par le paquet de simulation de l'initio de Vienne Ab peuvent être utilisés pour identifier les propriétés électroniques intrinsèques des matériaux à l'échelle nanométrique et prédire les photocatalyseurs potentiels de division de l'eau.

Alignement de bande de type II de sonde dans les hétérostructures unidimensionnelles de Van Der Waals utilisant des calculs de premiers principes

Computational tools based on density-functional theory (DFT) enable the exploration of the qualitatively new, experimentally attainable nanoscale ...

Ce protocole fait état d’un criblage computationnel du catalyseur photo avec alignement de liaison de type deux par les premiers principes Softwire vaste expressif Calais, nanoribbons de nitrite de bore encapsulés à l’intérieur des nanotubes. Et en prenant d’autres exemples. Première étape, optimiser la structure atomique.Préparez-vous à des fichiers d’entrée pour le calcul de relaxation de la structure par vaste, INCAR, POSCAR, POTCAR, et KPOINTS. Il y a des paramètres spécifiés dans le fichier INCAR qui définissent le calcul. La ligne dans le fichier INCAR enfermé par la boîte bleue, au cas où tous les atomes sont détendus jusqu’à ce que la force sur chaque atome est inférieure à 0,028 par atome.Le fichier POSCAR contient les informations de géométrie atomique. Les paramètres initiaux de treillis dans le fichier, POSCAR peuvent être choisis parmi les références radicales ou expérimentales. Comme indiqué par la boîte orange.KPOINTS définit un maillage KPOINT et POSCAR est toujours le fichier potentiel génère la structure initiale de nitrites de bore nanoribbon pour POSCAR. Premier téléchargement POSCAR pour l’unité de boîte de nitrites de bore à partir du site Web de The Materials Project. Ils ont utilisé V2SXF pour convertir POSCAR en un fichier au format SXF.Le fichier SXF peut être une expression juste. Type V2SXF POSCAR sur aucun système de bande deux. Et sortie POSCAR SXFGZ tab gunzi POSCAR, delta SXF-GZ.Et sortie POSCAR SXF. Nous utiliserons xcrysden pour construire une supercellule de nitrite de bore. Type xcrysden-sxf POSCAR.Xsf.Sélectionnez le menu, en modifiant le nombre de maladies dessinées et en prolongeant le style dans la direction X et Y. Sélectionnez le menu, classez. Enregistrer la structure XSF pour exporter la structure super cellule.Utilisez le xmakemol pour ouvrir la super cellule en tapant xmakemol-f supercellulaire. Sélectionnez le menu et ajoutez-le visible. Cliquez sur basculement pour retarder les atomes à l’intérieur de la gamme et moulée nanoribbon avec la largeur désirée et la gazéalité.Boron nitrites nanotube peut être construit par modélisateur nanotube, modèleur de nanotube ouvert EXC dans le système window. Sélectionnez le menu, sélectionnez type B-N. Et spécifiez la chiralité.Sélectionnez le menu, classez, enregistrez la table XYZ pour exporter cette structure. Utilisez VMD Southwire pour vérifier la structure atomique avant de commencer à faire le travail de calcul. Tapez VMD sur le système VMD interne.Dans la fenêtre principale ouverte VMD. Sélectionnez le menu, le fichier, la molécule et trouvez le POSCAR par la fenêtre de navigation. Chargez POSCAR par le type MAGE et le score POSCAR.Affichez la structure par différents styles dans la fenêtre de méthodes de dessin des représentations graphiques. Par exemple, choisissez CPK. Chaque atome est représenté par une sphère et chaque lien est représenté par un pieu.Type qsub travail. pbs pour soumettre le travail à l’ordinateur. Classe à un script de systèmes de lots portables.Il s’agit d’un exemple du script qui a nommé job.pbs. Après la fin du travail, si le rapport nécessite une précision arrêtant la minimisation de l’énergie de la structure apparaît à la fin du verrouillage de sortie. Le résultat convergent est un pend.Le POSCAR qui en résulte sera utilisé comme fichier d’entrée POSCAR pour les calculs suivants. Pour analyser les propriétés électroniques des matériaux. Deuxième étape.Calculer l’énergie d’encapsulation. Type mkdir nanocomposite isolé-nanoribbon isolé-nanotube pour créer des dossiers qsub pour nanocomposite, nanoribbon et nanotube interne dans le système Linux. Préparez un script PBS, travail.pbs et quatre fichiers d’entrée INCAR, POSCAR, POTCAR et KPOINTS. Pour l’énergie, calcul dans chaque dossier. Le fichier d’entrée POSCAR de la même manière que détend la structure et compte les formulaires RCA celui-là.Passez à chaque dossier et tapez qsub job. pbs sur le système Interne Linux. La série d’emplois aérés effectuera les calculs statiques d’énergie auto-cohérente des nanocomposites, isole le nanoribbon, isole respectivement le nanotube.Suivez ensuite l’énergie totale du fichier OUTCAR pour chaque commande de back up du système. Après avoir terminé les calculs statiques auto-cohérents, puis calculer l’énergie d’encapsulation comme indiqué dans cette formule. L’interaction périodique du nanocomposite est permettre l’axe Z et L est la constante de treillis de la cellule unitaire, le long de Z.L’énergie d’encapsulation peut être utilisé comme une estimation de la stabilité énergétique du nanocomposite.Troisième étape, extraire les propriétés électroniques de la structure de la bande. Préparez un PBS, script job. pbs et les six fichiers d’entrée.INCAR, POSCAR, POTCAR, KPOINTS, CHGCAR et CHG. Pour les calculs de bande, dit ICHARG équivaut à 11 dans INCAR. Les fichiers CHGCAR et CHG de pré-conversion proviennent de calculs statiques auto-cohérents.L’échantillonnage KPOINT en KPOINTS est en mode ligne. Type qsub travail. pbs sur le système Interne Linux pour soumettre le travail.Utilisez p4vasprun pour générer la bande projetée. Chargez le vasprun. xml en tapant p4v vasprun.xml sur terminal. Sélectionnez le menu, bandes électroniques locales DOS. Contrôlez puis sélectionnez les bandes.Spécifiez les nombres atomiques de nanotubes dans la sélection des atomes d’étiquette. Obtenez le numéro atomique en pointant vers les atomes correspondants à l’aide de VMD. Spécifiez la couleur, le type et la taille du symbole pour la structure projetée de la bande.Ces menus symbole et la taille du symbole. Appuyez sur le menu, ajouter une nouvelle ligne. Le graphique montrera la structure de la bande avec les contributions de nanotube.Répétez ensuite la même procédure pour recueillir la bande projetée avec des contributions de nanoribbon. Sélectionnez l’exportation graphique du menu. Exportez le graphique dans le fichier avec le format agr.Par exemple, enregistré comme 11-4.agr. Utilisez les grades XM pour identifier les bandes projetées. Type xmgrace11-4.agr sur terminal pour démarrer xmgrace dans le système de menu. Sélectionnez le menu, tracez les propriétés d’accès pour identifier l’étiquette et la gamme des axes. Sélectionnez l’apparence de l’ensemble de l’intrigue manuelle pour lire la valeur énergétique en tant que numéro de bande spécifié et point clé.Le maximum de bande de libération et le minimum de bande de conduction de nanotube ou de nanoribbon peuvent être juste de la bande projetée avec les contributions des nanotubes ou des nanoribbons respectivement. Calculez ensuite le décalage de bande de valence, le décalage de bande de conduction et l’écart de bande. Sélectionnez le menu, le fichier, le point pour exporter le graphique avec les formats APS.Calculez la décomposition de la bande pour charger la densité pour VBM et CBM. Préparez un pbs, script job. pbs et sept fichiers d’entrée, INCAR, POSCAR, POTCAR, KPOINTS, WAVECAR, CHGCAR et CHG.Spécifiez les numéros de bande pour CBM et VBM. Puis tapez IBAND en INCAR. Utilisez le KPOINT correspondant unique pour chaque bord de bande.Le point converge CHGCAR, CHG. Et les fichiers WAVECAR.sont à partir de calculs statiques auto-cohérents. Type qsub travail.pbs sur le système Interne Linux pour soumettre le travail. Utilisez VMD pour tracer VBM et CBM dans l’espace réel après la fin du travail. Démarrez une session VMD et chargez POSCAR.Sélectionnez le menu, le fichier, la nouvelle molécule dans la fenêtre principale VMD. Trouvez le PARCHG par la fenêtre de navigation. Chargez le PARCHG par le type, appuyez et marquez PARCHG.Sélectionnez le menu, dessinez la surface solide et montrez une surface solide dans la fenêtre représentations graphiques. Modifiez la valeur ISO en une valeur appropriée, par exemple 0,02. Changez la couleur de la surface ISO par la méthode de coloration du menu.Quatrième étape, moduler les propriétés électroniques du nanocomposite par champs externes. Ajouter un champ électrique transversaux au nanocomposite. Préparez un PBS, script job.pbs et les quatre fichiers d’entrée, INCAR, POSCAR, POTCAR et KPOINTS. Définir la force du champ électrique par le tag e-field dans les unités d’eV Astrum. Ensemble LDIPOL égale T, ensemble IDIPOL égale 2.Et le champ électrique sera appliqué permettre l’axe Y. Effectuez des calculs statiques auto-cohérents et des calculs de structure de bande, en suivant les étapes deux et trois sans optimisation de la structure. Ajouter un test longitudinal de la force au nanocomposite, enchaîner le paramètre de treillis le long de la direction périodique pour tenir compte de l’effet de chaîne.Par exemple, pour optimiser le paramètre de treillis de nanocomposite le long de l’axe est de 2,5045 Astrum Si appliqué 1% et la force tensile axiale le long de la Z par l’action. Modifier le paramètre de treillis dans POSCAR à 2,529545 Astrum. Relâchez la structure de modification après la première étape, effectuez des calculs statiques auto-cohérents et des calculs de structure de bande, en suivant les étapes deux et trois.Résultats représentatifs. L’énergie d’encapsulation peut être utilisée comme estimation approximative de la stabilité énergétique du nanocomposite. L’énergie d’encapsulation des nanoribbons de nitrite de bore, un 2, un 3, et un 4 encapsulés à l’intérieur du nanotube de nitrite de bore 11, 11 sont 0.033 eV Astrum, 0.068 eV Astrum et 0131 eV Astrum respectivement.Bien que l’énergie d’encapsulation varie selon un ordre de grandeur avec la taille des nanoribbones, les trois nanocomposites présentent l’alignement de la bande de type deux. Il s’agit d’une structure de bande de nitrite de bore et de nanoribbons, un quatre encapsulés à l’intérieur du nanotube de nitrite de bore, 11, 11. Valence bande maximale et la bande de conduction minimum situé à nanotube et nanoribbon respectivement.L’alignement échelonné de bande est salutaire pour des courants légers au mécanisme principal de transport de charge est comme suit. La photo génère une coque d’annonce électrique en nanoribbons au point X. Ensuite, l’ensemble se dissocie des nanoribbones au nanotube.Le décalage calculé de bande de valence est 317 micro eV. Il est plus grand que l’énergie thermique à 300 Kelvins qui est d’environ 13 micro eV. Cela diminue efficacement le taux de recombinaison des transporteurs photogénérés.Pour améliorer la récolte de lumière à travers un large spectre, ce champ électrique transfère et la force tensile longitudinale sont appliquées aux nanoribbons de nitrite de bore, un quatre encapsulés à l’intérieur du nanotube de nitrite de bore, 11, 11. Il s’agit de l’évolution des bords de bande par rapport au niveau de vide, et réagit à aucun champ. Une réduction substantielle de l’écart jusqu’à près de 0,95 eV est observée dans ce nanocomposite par les deux champs externes.Plus important encore, l’alignement échelonné de bande est préservé contre le diffus. Les potentiels redox de l’eau sont marqués par les lignes bleues pointillées. Les bords de bande sont relatifs aux potentiels redox indiquent qu’un tel nanocomposite peut être prometteur pour le fractionnement de l’eau. Conclusion.Il est rapide et efficace d’utiliser une approche de criblage computationnel pour découvrir des matériaux de faible dimension qui possèdent des propriétés adaptées au fractionnement de l’eau en solo. Un tel système unidimensionnel peut proposer d’intégrer une génération d’hydrogène photo-catalated et une portée sûre de modèle de capsule. Les électrons photogénérés pourraient être collectés par nanoribbon, les protons pénètrent à travers le nanotube pour générer une molécule d’hydrogène rejointe par attraction électrostatique.L’hydrogène produit est complètement isolé dans le nanotube pour éviter la réaction inverse ou l’explosion non désirée. Les premiers calculs des principes sous-estimeront l’état d’écart à l’aide de l’EPI fonctionnel. Mais ils peuvent saisir les tendances essentielles dans l’alignement des bandes et les décalages de bande.Des valeurs plus précises de décalage de bande de valence, de décalage de bande de conduction et d’écart de bande sont nécessaires si comparées aux travaux expérimentaux, fonctionnent fonctionnellement seraient plutôt employées, ce qui prendra du temps que la fonction PPE. En plus d’aborder la durée de vie des coques générées par photo et électriques dans les états statiques nano diabétiques me refuser certains calculs qui sont nécessaires. Ceci est important pour concevoir des photo-catalyseurs avec de longues carrières à vie.

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Alignement de bande de type II de sonde dans les hétérostructures unidimensionnelles de Van Der Waals utilisant des calculs de premiers principes

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