Расчеты, выполненные Венским пакетом ab initio Simulation Package, могут быть использованы для выявления внутренних электронных свойств наномасштабных материалов и прогнозирования потенциальных фотокатализаторов для расщепления воды.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Соединение группы зонда II в одномерных гетероструктурах Van Der Waals с использованием расчетов первого принципа
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Вычислительные инструменты, основанные на плотности функциональной теории (DFT), позволяют исследовать качественно новые, экспериментально достижимые наноразмерные соединения для целевого применения. Теоретические моделирования дают глубокое понимание внутренних электронных свойств функциональных материалов. Целью этого протокола является поиск кандидатов на фотокатализатор путем компьютерного вскрытия. Фотокаталитические приложения требуют подходящих зазоров полосы, соответствующих позиций края полосы по отношению к потенциалу Redox. Гибридные функции могут обеспечить точные значения этих свойств, но являются вычислительно дорогими, в то время как результаты на функциональном уровне Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) могут быть эффективными для предложения стратегий проектирования структуры полос через электрическое поле и напряжение штамма, направленных на повышение фотокататической производительности. Чтобы проиллюстрировать это, в настоящей рукописи, DFT на основе моделирования инструмент VASP используется для исследования группы выравнивания нанокомпозитов в комбинации нанотрубок и нанориббонов в наземном состоянии. Для решения вопросов, привычных фотоотверстиями и электронами в возбужденном состоянии, необходимы расчеты неадиабатической динамики.
Введение
Мировой спрос на чистую и устойчивую энергию стимулировал исследования перспективных материалов для уменьшения зависимости от ограниченных нефтяных ресурсов. Моделирование более эффективно ежей и экономичнее, чем эксперименты по ускорению поиска новых функциональных материалов1. Материал дизайн с теоретической точки зрения2,3,4 в настоящее время все более и более популярным из-за быстрого прогресса в вычислительных ресурсов и теории развития, что делает вычислительные моделирования болеенадежными 5 . Расчеты функциональной теори....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
1. Оптимизируйте атомную структуру.
- Подготовьте четыре входных файла для расчета релаксации структуры по VASP: INCAR, POSCAR, POTCAR и KPOINTS.
ПРИМЕЧАНИЕ: В файле INCAR есть определенные параметры, определяющие расчет. Строка "EDIFFG - 0,02" в файле INCAR указывает на то, что все атомы расслаблены до тех пор, пока сила на каждом атоме не будет .lt;0.02 eV/q. Файл POSCAR содержит информацию об атомной геометрии. Первоначальные параметры решетки в файле POSCAR могут быть выбраны из теоретических3 или экспериментальных ссылок12,13. Файл KPOINTS определяет сетку k point, а POT....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Зигзаг БН-НР инкапсулированные внутри кресла БНД-НТ (11,11) были выбраны в качестве репрезентативного примера для 1D vdW гетероструктуры. Параметры решетки были взяты из Sahin et al.20. Для удобства, зигзагообразные NRs являются сокращеннымиn, где n представляет III-V dimers по ширине14. Энергия инкапсуляции EL со ступени 2.3 использовалась в качестве приблизительной оценки энергетической устойчивости нанокомпозита. Значения EL в размере
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Расчеты электронных свойств в разделах 2, 3 и 4 будут одинаковыми среди различных наномасштабных материалов. Первоначальная атомная модель в шаге 1 должна быть тщательно разработана для извлечения значимой информации. Например, фактором выбора модели может быть размер или хиральность материалов. Кроме того, первоначальная атомная модель в шаге 1.1 должна быть достаточно подготовлена к недорогостоящей структуре релаксации. Принимая нанокомпозит в протоколе в качестве примера, NR должен быть инкапсулирован внутри NT симмет.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторам нечего раскрывать.
Благодарности
Эта работа была поддержана Китайским фондом постдокторской науки (Грант No 2017М612348), Постдокторским фондом Циндао (Грант No 30020000-861805033070) и проектом молодых талантов в Океанском университете Китая (Грант No 30020000-861701011111). Авторы благодарят мисс Я Чонг Ли за подготовку повествования.
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Nanotube Modeler | Разработано доктором Штеффеном Вебером | NanotubeModeler1.8 | http://www.jcrystal.com/products/wincnt/NanotubeModeler.exe |
| P4VASP | Orest Dubay | p4vasp 0.3.30 | Открытый исходный код, доступен по адресу www.p4vasp.at |
| v2xsf | Разработано доктором Йенсом Кунстманном | v2xsf | http://theory.chm.tu-dresden.de/~jk/software.html |
| программное обеспечение | VASPВычислительная физика материалов, Факультет физики, Венский университет | vasp.5.4.1 | https://www.vasp.at |
| программное обеспечение VMD | Группа теоретической и вычислительной биофизики, Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне | vmd1.9.3 | https://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd |
| xcrysden | Кафедра физической и органической химии, Институт Йозефа Стефана | XCrySDen1.5.60 | http://www.xcrysden.org/ |
| Xmakemol | Разработано М.. Ходжесом | xmakemol5.16 | https://www.nongnu.org/xmakemol/XmakemolDownloads.html |
| Xmgrace software | Команда разработчиков под руководством Евгения Стамбулчика | xmgrace5.1.25 | http://plasma-gate.weizmann.ac.il/Grace/ |
Ссылки
- 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....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
