Allineamento banda di tipo iI della sonda nelle eterostrutture one-dimensionali Van Der Waals utilizzando i calcoli dei primi principi

Questo protocollo riporta uno screening computazionale del catalizzatore fotografico con allineamento del legame di tipo due secondo secondo i primi principi Softwire vasta espressiva Calais, nanoribbon di nitrito di boro incapsulati all'interno di nanotubi. E prendendo altri esempi. Primo passo, ottimizzare la struttura atomica.

Preparati per i file di input per il calcolo del rilassamento della struttura di vasti, INCAR, POSCAR, POTCAR e KPOINTS. Nel file INCAR sono specificati parametri che definiscono il calcolo. La linea nel file INCAR racchiusa da scatola blu, nel caso in cui tutti gli atomi siano rilassati fino a quando la forza su ogni atomo è inferiore a 0,028 per atomo.

Il file POSCAR contiene le informazioni sulla geometria atomica. I parametri iniziali del reticolo nel file, POSCAR possono essere scelti tra i riferimenti radicali o sperimentali. Come indicato dalla scatola arancione.

KPOINTS definisce una mesh KPOINT e POSCAR è ancora il potenziale file genera la struttura iniziale dei nitriti di boro nanoribbon per POSCAR. Per prima cosa scarica POSCAR per l'unità box nitriti di boro dal sito web di The Materials Project. Hanno usato V2SXF per convertire POSCAR in un file con formato SXF.

Il file SXF può essere l'espressione giusta. Digitare V2SXF POSCAR su no nel sistema a banda due. E in uscita POSCAR SXFGZ tab gunzi POSCAR, delta SXF-GZ.

E in uscita POSCAR SXF. Useremo xcrysden per costruire supercellula di nitrito di boro. Digitare xcrysden-sxf POSCAR.Xsf.

Selezionate il menu, modificando il numero di malattie disegnate ed estendete lo stile in direzione X e Y. Selezionare il menu, il file. Salvare la struttura XSF per esportare la struttura delle super celle.

Utilizzare xmakemol per aprire la super cella digitando la supercella xmakemol-f. Selezionare il menu e aggiungerlo visibile. Fare clic su attiva/disattiva per ritardare gli atomi all'interno dell'intervallo e lanciare nanoribbon con la larghezza e la chiralità desiderate.

I nitriti di boro nanotubo possono essere costruiti dal modellatore di nanotubi, modellatore di nanotubi aperto EXC nel sistema Window. Selezionare il menu, selezionare il tipo B-N. E specificare la chiralità.

Selezionare il menu, il file, salvare la tabella XYZ per esportare questa struttura. Utilizzare VMD Southwire per controllare la struttura atomica prima di iniziare a eseguire il processo di calcolo. Digitare VMD nel sistema VMD interno.

Nella finestra principale del VMD aperto. Selezionare il menu, il file, la molecola e trovare il POSCAR attraverso la finestra di navigazione. Carica POSCAR dal tipo MAGE e dal punteggio POSCAR.

Visualizzate la struttura in base a stili diversi nella finestra dei metodi di disegno delle rappresentazioni grafiche. Ad esempio, scegliere CPK. Ogni atomo è rappresentato da una sfera e ogni legame è rappresentato da un palo.

Digitare qsub job. pbs per inviare il processo al computer. Eseguire la classe in uno script di sistemi batch portatili.

Questo è un esempio dello script che ha denominato job.pbs. Al termine del lavoro, se il rapporto richiede precisione, la minimizzazione dell'energia della struttura di arresto appare alla fine del blocco di uscita. Il risultato convergente è un pend.

Il POSCAR risultante verrà utilizzato come file di input POSCAR per i seguenti calcoli. Per l'analisi delle proprietà elettroniche dei materiali. Secondo passo.

Calcola l'energia di incapsulamento. Tipo mkdir nanocomposito isolato-nanoribbon isolato-nanotubo per creare cartelle qsub per nanocomposito, nanoribbona e nanotubo interno nel sistema Linux. Preparare uno script PBS, lavoro.

pbs e quattro file di input INCAR, POSCAR, POTCAR e KPOINTS. Per l'energia, calcolo in ogni cartella. Il file di input POSCAR nello stesso modo in cui rilassa la struttura e conta i moduli CAR.

Passare a ogni cartella e digitare qsub job. pbs sul sistema Linux interno. La serie di lavori accoppiati eseguirà i calcoli statici dell'energia autococienza dei nanocompositi, isola nanoribbon, isola rispettivamente il nanotubo.

Tenere traccia quindi dell'energia totale del file OUTCAR per ogni comando di backup del sistema. Dopo aver completato i calcoli statici auto-coerenti, calcolare l'energia di incapsulamento come mostrato in questa formula. L'interazione periodica del nanocomposito è permettono l'asse Z e L è la costante reticolare della cella unitaria, lungo Z.L'energia di incapsulamento può essere usata come stima per la stabilità energetica del nanocomposito.

Passo tre, estrarre le proprietà elettroniche dalla struttura della banda. Preparare un PBS, il processo di script. pbs e i sei file di input.

INCAR, POSCAR, POTCAR, KPOINTS, CHGCAR e CHG. Per i calcoli a banda, detto ICHARG è uguale a 11 in INCAR. I file CHGCAR e CHG di pre-conversione provengono da calcoli statici auto-coerenti.

Il campionamento KPOINT in KPOINTS è in modalità linea. Digitare qsub job. pbs sul sistema Linux interno per inviare il lavoro.

Utilizzare p4vasprun per generare la banda proiettata. Caricare vasprun. xml digitando p4v vasprun.

xml sul terminale. Selezionare il menu, bande DOS locali elettroniche. Controllare e quindi selezionare le bande.

Specificate i numeri atomici del nanotubo nella selezione degli atomi di etichetta. Ottenere il numero atomico puntando agli atomi corrispondenti utilizzando VMD. Specificate il colore, il tipo e le dimensioni del simbolo per la struttura a bande proiettate.

Simbolo dei menu e dimensione del simbolo. Premere il menu, aggiungere una nuova riga. Il grafico mostrerà la struttura della banda con i contributi del nanotubo.

Quindi ripetere la stessa procedura per raccogliere la banda proiettata con contributi da nanoribbon. Selezionare l'esportazione del grafico dei menu. Esportate il grafico nel file con formato agr.

Ad esempio, salvato come 11-4.agr. Utilizzare i gradi XM per IDare le bande proiettate. Digitare xmgrace11-4.

agr sul terminale per avviare xmgrace nel sistema di menu. Selezionate il menu, tracciate le proprietà di accesso per ID l'etichetta e l'intervallo degli assi. Selezionate l'aspetto del set di plottaggio manuale per leggere il valore energetico come numero di banda e punto chiave specificati.

La banda di rilascio massima e la banda di conduzione minima di nanotubo o nanoribbon può essere direttamente dalla banda proiettata con i contributi rispettivamente di nanotubi o nanobbbon. Quindi calcolare l'offset della banda di valenza, l'offset della banda di conduzione e lo spazio di banda. Selezionate il menu, il file, scegliete di esportare il grafico con i formati APS.

Calcolare la scomposzione della banda per caricare la densità per VBM e CBM. Preparare un pbs, un processo script. pbs e sette file di input, INCAR, POSCAR, POTCAR, KPOINTS, WAVECAR, CHGCAR e CHG.

Specificare i numeri di banda per CBM e VBM. Quindi digitare IBAND in INCAR. Utilizzare il singolo KPOINT corrispondente per ogni bordo della banda.

Il punto converge CHGCAR, CHG. E i file WAVECAR, provengono da calcoli statici auto-coerenti. Digitare qsub job.

pbs sul sistema Linux interno per inviare il lavoro. Utilizzare VMD per tracciare VBM e CBM nello spazio reale al termine del processo. Avviare una sessione VMD e caricare POSCAR.

Selezionare il menu, il file, la nuova molecola nella finestra principale del VMD. Trova il PARCHG attraverso la finestra di navigazione. Caricare la PERGAMEna in base al tipo, premere e segnare PARCHG.

Selezionate il menu, disegnate una superficie solida e mostrate una superficie solida nella finestra delle rappresentazioni grafiche. Modificare il valore ISO in un valore appropriato, ad esempio 0,02. Modificare il colore della superficie ISO attraverso il metodo di colorazione dei menu.

Passo quattro, modulare le proprietà elettroniche del nanocomposito per campi esterni. Aggiungere un campo elettrico trasversale al nanocomposito. Preparare un PBS, il processo di script.

pbs e i quattro file di input, INCAR, POSCAR, POTCAR e KPOINTS. Definire la forza del campo elettrico in base al campo e tag in unità di eV Astrum. Imposta LDIPOL uguale a T, imposta IDIPOL uguale a 2.

E il campo elettrico verrà applicato per consentire l'asse Y. Eseguire calcoli statici auto-coerenti e calcoli della struttura a banda, seguendo i passaggi due e tre senza ottimizzazione della struttura. Aggiungere un test longitudinale di forza al nanocomposito, concatenare il parametro del reticolo lungo la direzione periodica per considerare l'effetto stringa.

Ad esempio, per ottimizzare il parametro reticolare del nanocomposito lungo l'asse è 2,5045 Astrum Se applicato 1% e la resistenza alla trazione assiale lungo la Z attraverso l'azione. Modificate il parametro del reticolo in POSCAR in 2.529545 Astrum. Allentare la struttura di modifica dopo il primo passaggio, eseguire calcoli statici auto-coerenti e calcoli della struttura a banda, seguendo i passaggi due e tre.

Risultati rappresentativi. L'energia di incapsulamento può essere usata come stima approssimativa per la stabilità energetica del nanocomposito. L'energia di incapsulamento dei nanoribboni di nitrito di boro, un 2, un 3 e un 4 incapsulati all'interno del nanotubo di nitrito di boro 11, 11 sono rispettivamente 0,033 eV Astrum, 0,068 eV Astrum e 0131 eV Astrum.

Sebbene l'energia di incapsulamento vari di un ordine di grandezza con la dimensione del nanobbbona, tutti e tre i nanocompositi presentano l'allineamento della banda di tipo due. Questa è una struttura a banda di nitrito di boro e nanoribboni, un quattro incapsulato all'interno del nanotubo di nitrito di boro, 11, 11. Banda di valenza massima e la banda di conduzione minima situata rispettivamente a nanotubo e nanobbbona.

L'allineamento sfalsato della banda è vantaggioso per le correnti luminose al principale meccanismo di trasporto della carica è il seguente. La foto genera scafo pubblicitario elettrico in nanoribboni nel punto X. Quindi il tutto si dissocia dai nanoribboni al nanotubo.

L'offset calcolato della banda di valenza è di 317 micro eV. È più grande dell'energia termica a 300 Kelvin che è di circa 13 micro eV. Ciò riduce efficacemente il tasso di ricombinazione dei vettori fotogenerati.

Per migliorare la raccolta della luce attraverso un ampio spettro, questo trasferisce il campo elettrico e la resistenza alla trazione longitudinale viene applicata ai nanoribbon di nitrito di boro, un quattro incapsulato all'interno del nanotubo di nitrito di boro, 11, 11. Questa è l'evoluzione dei bordi delle bande rispetto al livello di vuoto, e reagisce a nessun campo. Una sostanziale riduzione del divario fino a quasi 0,95 eV è osservata in questo nanocomposito da entrambi i campi esterni.

Ancora più importante, l'allineamento della banda sfalsato viene preservato rispetto al diffuso. I potenziali redox dell'acqua sono contrassegnati dalle linee tratteggiate blu. I bordi della banda sono relativi ai potenziali redox indicano che un tale nanocomposito può essere promettente per la scissione dell'acqua. Conclusione.

È rapido ed efficiente utilizzare un approccio di screening computazionale per scoprire materiali a bassa dimensionalità che possiedono proprietà adatte alla scissione dell'acqua da solista. Un tale sistema unidimensionale può proporre di integrare una generazione di idrogeno foto-catalato e una portata sicura in stile capsula. Gli elettroni fotogenerati potrebbero essere raccolti da nanoribbon, i protoni penetrano attraverso il nanotubo per generare molecola di idrogeno unita da attrazione elettrostatica.

L'idrogeno prodotto è completamente isolato all'interno del nanotubo per evitare reazioni inversa o esplosioni indesiderate. I calcoli dei primi principi sottovaluteranno lo stato di gap utilizzando il PPE funzionale. Ma possono catturare le tendenze essenziali nell'allineamento delle bande e negli offset della banda.

Valori più accurati di offset della banda di valenza, offset della banda di conduzione e gap di banda sono necessari se confrontati con il lavoro sperimentale, il funzionamento funzionale sarebbe piuttosto impiegato, il che richiederà molto tempo rispetto alla funzione DPI. Inoltre, per affrontare la durata degli scafi generati dalle foto ed elettrici in stati statici, i nano diabetici mi negano alcuni calcoli necessari. Questo è importante per progettare foto-catalizzatori con carriere a lunga durata.