ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ БАЗИСНОГО НАБОРА ДЛЯ DFT МОДЕЛИРОВАНИЯ НАНОМАТЕРИАЛОВ

E. V. Anikina, I. A. Balyakin, V. P. Beskachko

Результат исследований: Вклад в журналСтатьяНаучно-исследовательскаярецензирование

Аннотация

Атомноподобные базисные функции позволяют эффективно моделировать свойства поверхностей в рамках теории функционала электронной плотности. Однако в отличие от базисного набора из плоских волн атомноподобные орбитали требуют оптимизации на модельных системах перед расчетом интересующих свойств. В данной работе была рассмотрена процедура оптимизации атомноподобного базисного набора для расчетов в пакете SIESTA. Было показано, что при оптимизации следует не только минимизировать полную энергию модельной системы, но и отслеживать изменения других физических параметров (длин связей, зарядов атомов). Более того, в некоторых случаях оптимальные параметры базисного набора, необходимые для корректного описания модельной системы, не соответствуют минимуму полной энергии. Для демонстрации такого подхода были оптимизированы параметры валентных орбиталей для следующих систем: кристаллический карбид тантала ТаС, молекула кислорода, кристаллический литий и α-карбин. На примере расчета адсорбции молекулы кислорода на поверхности карбида тантала и атома лития на карбине показано, что предложенный вариант оптимизации базиса играет существенную роль при оценке сорбционных свойств поверхностей.
Переведенное названиеОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ БАЗИСНОГО НАБОРА ДЛЯ DFT МОДЕЛИРОВАНИЯ НАНОМАТЕРИАЛОВ
Язык оригиналаАнглийский
Страницы (с-по)44-50
Число страниц7
ЖурналВестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика
Том11
Номер выпуска2
DOI
СостояниеОпубликовано - 2019

Отпечаток

Nanostructured materials
Discrete Fourier transforms
Tantalum carbide
Oxygen
Adsorption
Bond length
Binding energy
Lithium
Adsorbents
Surface properties
Density functional theory
Physical properties
Molecules
barban

ГРНТИ

  • 29.00.00 ФИЗИКА

Уровень публикации

  • Перечень ВАК

Цитировать

@article{342474f3e2b84dab9282ac74c1b660e5,
title = "IMPORTANCE OF ATOMIC-LIKE BASIS SET OPTIMIZATION FOR DFT MODELLING OF NANOMATERIALS",
abstract = "Atomic-like orbital basis sets allow efficient calculation of nanomaterial’s surface properties within the density functional theory. However, unlike plane wave basis sets, they require thorough optimization on a reference system before modelling systems of interest. We considered the basis set optimization procedure for several structures: bulk tantalum carbide, oxygen molecule, bulk lithium, and α-carbyne. We showed that during the optimization procedure not only the total energy of a reference system should be monitored but other physical characteristics (bond length and atomic charges) too. Moreover, optimal basis parameters could not correspond to the minimum total energy of a reference system to get the correct physical properties. We obtained optimal orbital parameters, which can be used for modelling of the following systems: oxygen adsorption on tantalum carbide surface, and Li-functionalized carbyne. Considering oxygen adsorption on TaC surface and Li-functionalization of carbyne, we also demonstrated that the basis set optimization influences binding energies and atomic charges of an adsorbent and a surface.",
author = "Anikina, {E. V.} and Balyakin, {I. A.} and Beskachko, {V. P.}",
year = "2019",
doi = "10.14529/mmph190206",
language = "English",
volume = "11",
pages = "44--50",
journal = "Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика",
issn = "2075-809X",
publisher = "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)",
number = "2",

}

IMPORTANCE OF ATOMIC-LIKE BASIS SET OPTIMIZATION FOR DFT MODELLING OF NANOMATERIALS. / Anikina, E. V.; Balyakin, I. A.; Beskachko, V. P.

В: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика, Том 11, № 2, 2019, стр. 44-50.

Результат исследований: Вклад в журналСтатьяНаучно-исследовательскаярецензирование

TY - JOUR

T1 - IMPORTANCE OF ATOMIC-LIKE BASIS SET OPTIMIZATION FOR DFT MODELLING OF NANOMATERIALS

AU - Anikina, E. V.

AU - Balyakin, I. A.

AU - Beskachko, V. P.

PY - 2019

Y1 - 2019

N2 - Atomic-like orbital basis sets allow efficient calculation of nanomaterial’s surface properties within the density functional theory. However, unlike plane wave basis sets, they require thorough optimization on a reference system before modelling systems of interest. We considered the basis set optimization procedure for several structures: bulk tantalum carbide, oxygen molecule, bulk lithium, and α-carbyne. We showed that during the optimization procedure not only the total energy of a reference system should be monitored but other physical characteristics (bond length and atomic charges) too. Moreover, optimal basis parameters could not correspond to the minimum total energy of a reference system to get the correct physical properties. We obtained optimal orbital parameters, which can be used for modelling of the following systems: oxygen adsorption on tantalum carbide surface, and Li-functionalized carbyne. Considering oxygen adsorption on TaC surface and Li-functionalization of carbyne, we also demonstrated that the basis set optimization influences binding energies and atomic charges of an adsorbent and a surface.

AB - Atomic-like orbital basis sets allow efficient calculation of nanomaterial’s surface properties within the density functional theory. However, unlike plane wave basis sets, they require thorough optimization on a reference system before modelling systems of interest. We considered the basis set optimization procedure for several structures: bulk tantalum carbide, oxygen molecule, bulk lithium, and α-carbyne. We showed that during the optimization procedure not only the total energy of a reference system should be monitored but other physical characteristics (bond length and atomic charges) too. Moreover, optimal basis parameters could not correspond to the minimum total energy of a reference system to get the correct physical properties. We obtained optimal orbital parameters, which can be used for modelling of the following systems: oxygen adsorption on tantalum carbide surface, and Li-functionalized carbyne. Considering oxygen adsorption on TaC surface and Li-functionalization of carbyne, we also demonstrated that the basis set optimization influences binding energies and atomic charges of an adsorbent and a surface.

UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=37317633

U2 - 10.14529/mmph190206

DO - 10.14529/mmph190206

M3 - Article

VL - 11

SP - 44

EP - 50

JO - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика

JF - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика

SN - 2075-809X

IS - 2

ER -