分子晶体中的非谐与量子涨落：对乙酰氨基酚稳定性的第一性原理研究
材料科学
2016-09-16 v1 化学物理
摘要
分子晶体通常存在多种竞争的多晶型物，表现出显著不同的物理化学性质。计算晶体结构预测是解释和指导寻找最稳定或最有用形式的关键：由于组合搜索空间以及共同决定不同结构相对稳定性的各种微妙效应之间复杂的相互作用，这是一个真正的挑战。在此，我们采用基于不同形式的热力学积分的综合方法，以利用密度泛函理论估计这些系统自由能的所有贡献，包括常被忽略的非谐贡献和核量子效应。我们以对乙酰氨基酚的两种主要稳定形式作为范例。我们发现，非谐贡献、van der Waals 相互作用的不同描述以及核量子效应对于定量确定不同相的稳定性都至关重要。我们的分析突出了建立分子晶体定量预测框架所固有的诸多挑战。然而，它也指出了自由能的哪些组成部分可以从误差抵消中获益，从而恢复近似模型的预测能力，并提出了可以提高 ab initio 晶体结构预测可靠性的简单步骤。
引用
@article{arxiv.1609.04469,
title = {Anharmonic and Quantum Fluctuations in Molecular Crystals: A First-Principles Study of the Stability of Paracetamol},
author = {Mariana Rossi and Piero Gasparotto and Michele Ceriotti},
journal= {arXiv preprint arXiv:1609.04469},
year = {2016}
}