Os cálculos realizados pelo pacote de simulação de Viena ab initio podem ser usados para identificar as propriedades eletrônicas intrínsecas dos materiais de nanoescala e prever os fotocatalisadores potenciais de divisão de água.
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Artigo de método
Tipo de sonda II alinhamento de banda em unidimensional Van der Waals Heterostructures usando cálculos de primeiros-princípios
Neste artigo
Resumo
Resumo
As ferramentas computacionais baseadas na teoria densidade-funcional (DFT) permitem a exploração dos compostos de nanoescala qualitativamente novos, experimentalmente atingíveis para uma aplicação alvejada. As simulações teóricas proporcionam uma compreensão profunda das propriedades eletrônicas intrínsecas dos materiais funcionais. O objetivo deste protocolo é procurar candidatos fotocatalisador por dissecção computacional. Aplicações fotocatalíticas requerem lacunas de banda adequadas, posições de borda de banda apropriadas em relação aos potenciais redox. Os funcionals híbridos podem fornecer valores exatos destas propriedades mas são computacionalmente caros, visto que os resultados no nível funcional de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) poderiam ser eficazes para sugerir estratégias para a engenharia da estrutura da faixa através campo elétrico e tensão de tração visando aprimorar o desempenho fotocatalítico. Para ilustrar isso, no presente manuscrito, a ferramenta de simulação baseada em DFT VASP é utilizada para investigar o alinhamento da banda de nanocompósitos em combinações de nanotubos e nanofitas no estado do solo. Para endereçar a vida de furos e de elétrons cargas no estado excited, os cálculos não da dinâmica são necessários.
Introdução
A demanda mundial por energia limpa e sustentável tem estimulado a pesquisa de materiais promissores para reduzir a dependência de recursos petrolíferos finitos. As simulações são mais eficientes e econômicas do que experimentos em acelerar a busca por novos materiais funcionais1. O projeto material de uma perspectiva teórica2,3,4 é agora mais e mais popular devido aos avanços rápidos em recursos computacionais e desenvolvimentos da teoria, fazendo simulações computacionais mais confiáveis5 . Os cálculos da teoria funcional da d....
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Protocolo
1. Otimize a estrutura atômica.
- Prepare quatro arquivos de entrada para a estrutura de cálculo de relaxamento por VASP: INCAR, POSCAR, POTCAR, e KPOINTS.
Nota: existem parâmetros especificados no ficheiro INCAR que definem o cálculo. A linha "EDIFFG = 0, 2" no arquivo INCAR indica que todos os átomos estão relaxados até que a força em cada átomo seja < 0,02 eV/Å. O arquivo POSCAR contém as informações de geometria atômica. Os parâmetros iniciais de treliça no arquivo poscar podem ser escolhidos a partir de referênciasteóricas de3 ou experimentais 12,13. O arquivo KPOINTS de....
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Resultados
Os BN-NRs do zigzag encapsulados dentro da poltrona BN-NTs (11, 11) foram escolhidos como exemplos representativos para um heterostructure de 1D vdW. Os parâmetros de treliça foram retirados de Sahin et al.20. Para maior comodidade, os NRs em ziguezague são abreviados Zn, onde n representa os DÍMEROS III – V ao longo da largura14. A energia de encapsulamento EL da etapa 2,3 foi utilizada como uma estimativa aproximada para a estabilidade energética do .......
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Discussão
Os cálculos para as propriedades eletrônicas nas seções 2, 3 e 4 seriam semelhantes entre os vários materiais de nanoescala. O modelo atômico inicial na etapa 1 deve ser cuidadosamente projetado para extrair informações significativas. Por exemplo, o fator para selecionar o modelo pode ser o tamanho ou a quiralidade dos materiais. Além disso, o modelo atômico inicial na etapa 1,1 deve ser razoavelmente preparado para relaxamento de estrutura de baixo custo. Tomando o nanocompósito no protocolo como um exemplo, o NR deve .......
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Divulgações
Os autores não têm nada a revelar.
Agradecimentos
Este trabalho foi apoiado pela Fundação de ciência pós-doutorado da China (Grant no. 2017M612348), pela Fundação de pós-doutorado de Qingdao (Grant no. 3002000-861805033070) e pelo Young Talent Project na Ocean University of China (Grant no. 3002000-861701013151). Os autores agradecem a senhorita ya Chong Li por preparar a narração.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Modelador de nanotubos | desenvolvido pelo Dr. Steffen Weber | NanotubeModeler1.8 | http://www.jcrystal.com/products/wincnt/NanotubeModeler.exe |
| P4VASP | Orest Dubay | p4vasp 0.3.30 | Código aberto, disponível em www.p4vasp.at |
| v2xsf | Desenvolvido pelo Dr. Jens Kunstmann | v2xsf | http://theory.chm.tu-dresden.de/~jk/software.html |
| software | VASPFísica de Materiais Computacionais, Departamento de Física, Universidade de Viena | vasp.5.4.1 | https://www.vasp.at |
| Software VMD | Grupo de Biofísica Teórica e Computacional, Universidade de Illinois em Urbana-Champaign | vmd1.9.3 | https://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd |
| xcrysden | Departamento de Química Física e Orgânica, Instituto Jozef Stefan | XCrySDen1.5.60 | http://www.xcrysden.org/ |
| Xmakemol | Desenvolvido por M. P. Hodges | xmakemol5.16 | https://www.nongnu.org/xmakemol/XmakemolDownloads.html |
| Xmgrace software | Grace Development Team sob a coordenação de Evgeny Stambulchik | xmgrace5.1.25 | http://plasma-gate.weizmann.ac.il/Grace/ |
Referências
- Collins, C., et al. Accelerated discovery of two crystal structure types in a complex inorganic phase field. Nature. 546 (7657), 280-284 (2017).
- Jain, A., Shin, Y., Persson, K. A. Computational predictions of energy materials using densit....
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Reimpressões e permissões
