金属吸附物相互作用与密度泛函计算的收敛性
介观与纳米尺度物理
2020-02-18 v2 材料科学
化学物理
计算物理
摘要
金属原子在纳米结构（如石墨烯和纳米管）上的吸附在催化、电子掺杂和调控材料性质中起着重要作用。量子化学计算允许研究这一过程以发现理想的相互作用并获得吸附物行为的机理见解，其中结合强度是核心量。然而，文献中结合强度差异很大，即使使用几乎相同的计算方法。为解决此问题，我们研究了多种金属在石墨烯、碳纳米管和氮化硼纳米管上的吸附。众所周知，周期结构计算需要足够大的体系尺寸以消除周期映像间的相互作用。我们的结果表明这种相互作用存在直接和间接两种机制，其中间接机制可能需要比通常所用更大的体系尺寸。该效应的幅度和距离取决于基底的电子态以及吸附物的开壳层或闭壳层性质。例如，绝缘基底（如氮化硼纳米管）基本不依赖体系尺寸，而金属或半金属体系由于与吸附物相互作用的电子态离域性，可能产生显著效应。我们用代表性紧束缚模型推导了长度依赖的标度关系。这些结果展示了如何将结合能外推至孤立杂质极限。
引用
@article{arxiv.1911.03478,
title = {Metal adsorbate interactions and the convergence of density functional calculations},
author = {Christoph Rohmann and Maicol A. Ochoa and Michael Zwolak},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.03478},
year = {2020}
}