НОВЫЙ ШАГ К МОДЕЛИРОВАНИЮ БОЛЬШИХ НАНОСИСТЕМ, СОДЕРЖАЩИХ АТОМЫ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ
(Стр. 30-34)

Подробнее об авторах
Заводинский Виктор Григорьевич доктор физ.-мат. наук, профессор, ведущий научный сотрудник, экс-директор Горкуша Ольга Александровна канд. физ.-мат. наук, доцент, старший научный сотрудник.
Чтобы читать текст статьи, пожалуйста, зарегистрируйтесь или войдите в систему
Аннотация:
В данной работе изложена новая версия метода квантово-механического моделирования наносистем, основанного на теории функционала плотности в безорбитальном (без волновых функций) подходе. Безорбитальный подход способен дать возможность моделировать огромные системы (вплоть до миллионов атомов), однако его развитие сдерживается трудностями представления функционала кинетической энергии. Мы предлагаем конструировать функционал кинетической энергии сложной системы из функционалов единичных атомов, умноженных на некие веса, индивидуально задаваемые для каждого типа атомов. На примере димеров SiC, SiAl, AlC, SiO и CO мы демонстрируем возможность нашего подхода получить равновесные межатомные расстояния и энергии диссоциации для систем с атомами различных типов.
Образец цитирования:
Заводинский В.Г., Горкуша О.А., (2016), НОВЫЙ ШАГ К МОДЕЛИРОВАНИЮ БОЛЬШИХ НАНОСИСТЕМ, СОДЕРЖАЩИХ АТОМЫ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ. Computational nanotechnology, 1: 30-34.
Список литературы:
Kohn W., Sham J.L. Self-Consistent Equations including Exchange and Correlation Effects. Phys. Rev. 1965, 140, A1133-A1138.
Hohenbeg H., Kohn W. Inhomogeneous Electron Gas, Physical Review, 1964, 136, B864-B871.
Hung L., Carter E.A. Accurate Simulations of Metals at the Mesoscale: Explicit Treatment of 1 Million Atoms with Quantum Mechanics. Chemical Physics Letters, 2009, 475, 163-170.
Wang Y.A., Carter E.A. Orbital-free kinetic-energy density functional theory. In: Progress in Theoretical Chemistry and Physics. Kluwer, Dordrecht. 2000, 117 p.
Huajie Chen, Aihui Zhou. Orbital-Free Density Functional Theory for Molecular Structure Calculations. Numerical Mathematics: Theory, Methods and Applications, 2008, 1, 1-28.
Baojing Zhou, Ligneres V.L., Carter E.A. Improving the orbital-free density functional theory description of covalent materials. Journal Chemical Physics, 2005, 122, 044103-044113.
Karasiev V.V., Trickey S.B. Issues and challenges in orbital-free density functional calculations. Computational Physics Communications, 2012, 183, 2519-2527.
Karasiev V.V., Chakraborty D., Shukruto O.A., Trickey S.B. Nonempirical generalized gradient approximation free-energy functional for orbital-free simulations. Physical Review B, 88, 161108-161113(R).
Wesolowski T.A. Approximating the kinetic energy functional Ts[ρ]: lessons from four-electron systems. Molecular Physics, 2005, 103, 1165-1167.
Junchao Xia, Chen Huang, Ilgyou Shin, Carter E.A. Can orbital-free density functional theory simulate molecules? The Journal of Chemical Physics, 2012, 136, 084102(13).
Lehtomäki, J., Makkonen, I., Caro, M.A., Harju, A. and Lopez-Acevedo O. (2014) Orbital-free density functional theory implementation with the projector augmented wave method. Journal Chemical Physics, 141 234102(7).
Zavodinsky V.G., Gorkusha O.A. Quantum-Mechanical Modeling without Wave Functions. Physics of the Solid States, 2014, 56(11), 2329-2335.
Zavodinsky V.G., Gorkusha O.A. New Orbital-Free Approach for Density Functional Modeling of Large Molecules and Nanoparticles. Modeling and Numerical Simulation of Material Science, 2015, 5, 39-46.
Zavodinsky V.G., Gorkusha
Fuchs M., Scheffler M. Ab initio pseudopotentials for electronic structure calculations of poly-atomic systems using density-functional theory, Computational Physics Communications, 1999) ,119, 67-98.
Perdew J.P., Zunger A. Self-interaction correction to density functional approximation for many-electron systems, Physical Review B, 1981, 23, 5048-5079.
Ceperley D.M., Alder B.J. Ground state of the electron gas by a stochastic method, Physical Review Letters, 1980, 45. 566-569.
Raghavachari K., Logovinsky V. Structure and bonding in small silicon clusters. Phys. Rev. Lett. 1985, 55, 2853-2856.
Mukhtarov A.P., Normurodov A.B., Sulaymonov N.T., Umarova F.T. Charge States of Bare Silicon Clusters up to Si8 by Non-Conventional Tight-Binding Method. Journal of nano- and electronic physics, 2015, 7, 01012(7).
Nayak S.K., Khanna S.N., Jena P.J. Evolution of bonding in AlnN clusters: A transition from nonmetallic to metallic character. Physical Review B, 1998, 57, 3787-3790.
Feng-Chuan Chuang, Wang C.Z., Ho K.H. Structure of neutral aluminum clusters Aln (2≤n≤23): Genetic algorithm tight-binding calculations. Phys. Rev. B, 2006 ,73, 125431(7).
Martínez A., Vela A. Stability of charged aluminum clusters. Physical Review B, 1994, 49, 17464(4).
Karton A., Tarnopolsky A., Martin J.M.L. Atomization energies of the carbon clusters Cn (n=2-10) revisited by means of W4 theory as well as density functional, Gn, and CBS methods. International Journal of Interface between Chemistry and Physics, 2009, 107, 977-1003.
Mahdi Afshar, Mahboobeh Babaei, Amir Hossein Kordbacheh. First principles study on structural and magnetic properties of small and pure carbon clusters (Cn, n = 2-12) Journal of Theoretical and Applied Physics, 2014, 8, 103-108.
Beckstedte M., Kley A., Neugebauer J., Scheffler M. Density functional theory calculations for poly-atomic systems: electronic structure, static and elastic properties and ab initio molecular dynamics. Computational Physics Communications, 1997, 107, 187-205.
Справочник химика под ред. Б.П. Никольского. -М-Л.: Химия, 1982, т.1, стр. 336-341: http://www.chemway.ru/bd_chem/ tbl_mol/w_tbl_r_m_08.php.
Hildenbrand D.L. Dissociation energies of the molecules AlO and Al2O. Chemical Physics Letters 1973, 20, 127-129.
Ключевые слова:
теория функционала плотности, безорбитальный подход, атомы разного типа, функционал кинетической энергии.