Bir Oda Sıcaklığı iyonik Sıvı ile solvated Ampirik-Potansiyel Moleküler Dinamiksimülasyon bir N719-Kromofor / Titania Arayüzü Titreşimsel Spectra

Bu protokol, ampirik potansiyel yaklaşımların, prototipboya duyarlı güneş pili sistemlerinin yapısal ve titreşimsel özelliklerinin makul tahminini ele alacak şekilde ne kadar iyi uyarlanabileceğini ele almaktadır. Bu, çeşitli örnekleme yaklaşımlarına olasılığı olan şaşırtıcı derecede azalan hesaplama maliyeti yaklaşımları nedeniyle önemlidir. Moleküler dinamik simülasyon gerçekleştirmek için, DL_POLY simülasyon yazılımı dosyasını açın ve Lopez ve ark iyi doğrulanmış kuvvet alanını kullanın.

ampirik potansiyeller aracılığıyla oda sıcaklığında iyonik sıvı konfigürasyonu dinlenmek için. Sonra modelleme kakması için gevşeme sürecinde Titania hareketlilik de dahil olmak üzere Matsui-Akaogi kuvvet alanı kullanın. 0,0001 eşlenik degrade nial sonlandırma gradyanı ile bir geometri optimizasyonu gerçekleştirmek için, bir NVT topluluğunda 300 Kelvin'de bir femtosecond zaman durağı ile 15 pikosaniye için alan dosyasında optimizasyon belirtin.

Terminalde DL_POLY çalıştırmak için DL_POLY girin. Kontrol dosyasını X.In, NVT için Nose-Hoover'ı belirtin ve her bir femtosaniyebaskı pozisyon hızı yörüngesini tercih edin. Anataz yüzeyi için, oda sıcaklığındaki iyonik sıvılara yansıtılan x ve y laboratuvar eksenleri boyunca periyodik olduğundan emin olun, 21 angstrom ve 21 angstromluk bir y ekseni ile bir çift paralel yüzey.

Açık bir çözücü ile boya duyarlı güneş pili sistemi 827 atomları oluşur emin olun. Vacuolle durumda için, sistemde 347 atom olmalıdır. Lennard-Jones parametreleri için alan dosyasında, Lorentz-Berthelot birleştirme kurallarını uygulayın ve Lennard-Jones yarıçaplarının aritmetik ortalamasını ve alan dosyasının alt kısmındaki ampirik kuvvet alanları için Lennard-Jones kuyu sularının geometrik ortalamasını bağsız etkileşimler sekmesi altında girin.

Uzun menzilli elektrostatikleri işlemek için, 10 angstrom'luk bağsız kesme uzunluğu kullanarak Ewald yöntemini uygulayın ve kontrol dosyasındaki Ewald yöntemiiçin gerçek boşluk bozma parametresini bağlı olmayan kesme uzunluğu başına yaklaşık 3,14 olarak ayarlayın. Daha sonra Kontrol dosyası içinde negatif beşinci bir kez 10 Ewald değerlendirmede göreceli bir tolerans sağlamak için Ewald dalga vektörlerinin sayısını seçin. Çıkıştaki sistem basıncı yüzde birkaç oranında birleşerek bağlı olmayan kesme uzunluğunu seçene kadar config olarak yeniden adlandırılan bir REVCON dosyasıyla bir dizi potansiyel enerji değerlendirmesi gerçekleştirin.

Geçmiş dosyasından Python diatom hızını ayrı kullanın. terminalde py her adımda ayrı x, y ve z hızları ayıklamak için. Hız otomatik korelasyon işlevini hesaplamak için vacf151005 kullanın.

py ve classical_dye_autocore girin. terminale doğru. Hız otomatik korelasyon fonksiyonu tüm diatomlar için hesaplanacaktır.

Moleküler dinamiklerden spektrumları hesaplamak için, boyanın atomik hız otomatik korelasyon fonksiyonunun kütle ağırlıklı Fourier Dönüşümü'nu kullanarak Python MWPS'yi kullanın. py ve run_all_4 girin. terminalde ş.

Kütle ağırlıklı güç spektrumları hesaplanacaktır. Birbirlerine karşı hazır karşılaştırma için emperyal potansiyel baz moleküler dinamik simülasyon için oda sıcaklığıiyonik sıvılar kısmi değişim kümeleri değerlendirmek için, literatür ücretleri bir tablo hazırlamak ve DL-POLY için alan dosya formatına bu tablo girin. Mulliken oda sıcaklığı iyonik sıvı ücretleri hesaplamak için, ab-initio moleküler dinamikleri yörüngedört puan üzerinde ortalama, yeniden normalleştirmek ve literatür ücretleri bir tablo hazırlamak ve DL-POLY için alan dosya biçimine tablo girin.

EHT analizini gerçekleştirmek için, moleküler çalışma ortamı yazılım paketinde uygulandığı gibi ab-initio moleküler dinamikyörüngesinin ortalama dört noktasından fazladır. Yeniden normalleştirin ve literatür ücretleri tablosunu hazırlayın ve alanı DL-POLY için alan dosyası biçimine girin. Burada, moleküler dinamiğin 15 pikosaniyesonra dört farklı kısmi yük kümesinin temsili bağlama motifleri gösterilmiştir.

Literatürde gösterildiği gibi türetilmiş yükler için, bir yüzey proton ile belirgin bir hidrojen bağı etkileşimi görülebilir. Ancak, üç ab-initio moleküler dinamikleri türetilmiş yük setleri bir yüzey proton ile böyle güçlü bir Coulombic etkileşim özelliği yok. Gerçekten de, literatürde türetilen durumda kısmi yüklerin daha küçük büyüklüğü ab-initio moleküler dinamiklerden çeşitli şekillerde örneklenmiş olanlara göre daha büyük ölçüde kısmi oda sıcaklığıiyonik sıvı yükleri ile ilgili olarak şarj koruma daha az ölçüde yol açar.

İlginçtir, Mulliken türetilmiş yük seti anataz yüzeyinde bir köprü oksijen atomu ile belirgin bir hidrojen bağı için boya belirli bir sürekli kinking gösterir. Ab-initio moleküler dinamiklerinden daha kaliteli şarj, Grimme-D3 dağılımına sahip PEV tabanlı Born-Oppenheimer moleküler dinamikleriyle uyumlu daha gerçekçi N719 bağlama motiflerine yol açar. Kütle ağırlıklı ab-initio moleküler dinamikleri hız otomatik korelasyon fonksiyonu spektral sonuçlar 300 ila 400 santimetre lik bölgede bir spektroskopik zirve kümesini göstermektedir.

Klasik spektrummevcut ana zirveleri 600 ve 800 santimetre edebiyat türetilmiş ücretleri, Mulliken ücretleri için 525 ve 800 santimetre, EHT ücretleri için 675, 810 ve 900 santimetre ve Hirshfeld şarj seti için 650, 800 ve 900 santimetre bulunmaktadır. Titania'nın geometrisinin ilk yapısını tüm yönlerde kontrol ettiğinizden emin olun. Optimizasyon için, kuvvet alanı moleküler dinamikler için tahmin edildiği gibi titreşim spektrumları ampirik potansiyelini değerlendirmek için kullanılabilir.

ab-initio moleküler dinamikleri etkili ve umut verici bir stratejidir. Moleküler dinamiğin kullanımı da simülasyon boya-sensitize güneş pilleri prototip etkinleştirmek önemli olması muhtemeldir