弱键合界面的量子原子核：以 Rh(111) 上的环己烷为例
化学物理
2020-12-24 v2 材料科学
摘要
界面的电子性质可能依赖于其同位素组成。一个已知案例是物理吸附于 Rh(111) 上的环己烷，其功函数变化和脱附能上的同位素效应已被测量。这些效应只能通过包含核量子效应 (NQE) 的计算来捕捉。本文采用包含色散的密度泛函理论，结合用于 NQE 的准谐 (QH) 近似，以及完全非谐的从头算路径积分分子动力学 (PIMD) 来研究该界面。QH 近似能够捕捉到氘代环己烷具有更小的吸附能，且距离 Rh(111) 表面比其同位素体约远 0.01 A，这可以与功函数变化中的同位素效应相关联。基于 PIMD 模拟对 QH 近似有效性的研究得出结论：尽管该界面在分子层和键合位点受到非谐量子涨落的强烈影响，但在分析低温下的同位素效应时，这些非谐贡献起次要作用。然而，非谐量子涨落导致分子层与 Rh(111) 之间的距离增加，随之带来整体功函数变化变小，以及轨道杂化的复杂变化。
引用
@article{arxiv.2010.03970,
title = {Quantum Nuclei at Weakly Bonded Interfaces: The Case of Cyclohexane on Rh(111)},
author = {Karen Fidanyan and Ikutaro Hamada and Mariana Rossi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.03970},
year = {2020}
}
备注
24 pages and 6 figures in the main text, and 15 pages and 7 figures in the supplemental information