密度泛函理论框架下液态水的电子结构
材料科学
2016-08-31 v1 软凝聚态物质
摘要
在过去十年中，关于液态水的计算研究主要集中在基态性质上。然而，最近的光谱测量被用来推断水的结构，而对光学和X射线光谱的解释不仅需要基态，还需要精确的激发电子态理论模型。为此，我们在广义梯度近似下的从头算密度泛函理论(DFT/GGA)框架内，研究了环境条件下水的电子性质，重点关注Kohn-Sham本征态的未占据子空间。我们生成了大超胞（多达256个分子）的长（250 ps）经典轨迹，并从中提取未关联的水分子构型，用于电子结构的DFT/GGA计算。我们发现，使用单个k点(k = 0)近似第一布里渊区积分，32分子超胞即可很好地描述该分子液体的占据态密度。然而，未占据态密度(u-EDOS)的描述对有限尺寸效应很敏感。使用Gamma点近似的小的32分子超胞计算，会在Fermi能级上方产生虚假的孤立态。尽管如此，使用较小的超胞并增加k点采样，可以重现大的256分子超胞的更准确的u-EDOS。这表明像水这样的分子液体的电子结构对分子结构中的长程无序相对不敏感。这些结果对于高效提高水及其他分子液体光谱计算的准确性具有重要意义。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0502008,
title = {The electronic structure of liquid water within density functional theory},
author = {David Prendergast and Jeffrey C. Grossman and Giulia Galli},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0502008},
year = {2016}
}
备注
12 pages, 11 figures (low quality) Submitted to JChemPhys