Van der Waals -vuorovaikutus elektronirakenneteoriassa: laskumenetelmien vertailu
Ylenius, Toni (2012)
2012
Teknis-luonnontieteellinen koulutusohjelma
Luonnontieteiden ja ympäristötekniikan tiedekunta - Faculty of Science and Environmental Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2012-12-05
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201301161018
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201301161018
Tiivistelmä
Van der Waals -vuorovaikutus on suhteellisen heikko elektronien monen kappaleen dynamiikasta aiheutuva atomien, molekyylien ja pintojen välinen attraktio. Vuorovaikutus on merkittävä erityisesti silloin, kun vuorovaikuttavien kappaleiden välillä ei ole kemiallista sidosta.
Diplomityön tarkoituksena on selvittää, kuinka hyvin Langreth–Lundqvist-funktionaali mallintaa van der Waals -vuorovaikutuksen. Tutkimuksessa käytetään GPAW-ohjelmistoon toteutettua Langreth–Lundqvist-funktionaalia (vdW-DFT). Funktionaalin toimivuutta verrataan Gaussian-ohjelmiston konfiguraatiovuorovaikutuslaskuihin ja tutkimusryhmän polkuintegraali–Monte Carlo -ohjelmiston tuloksiin. Menetelmien vertailu tehdään sovittamalla laskettuihin vetymolekyylin dissosiaatiopotentiaalikäyriin potenssifunktioita ja vertaamalla sovitettujen parametrien arvoja.
Sovitettujen potenssifunktioiden eksponentti vastaa van der Waals -eksponenttia. Saaduista Langreth–Lundqvist-funktionaalin eksponentin arvoista nähdään, että lasketusta potentiaalikäyrästä löytyy van der Waals -vuorovaikutukselle ominainen 1/R^6 -termi. Menetelmiä vertailemalla voidaan kuitenkin todeta, että funktionaali ei mallinna vetymolekyylin kaikkia vuorovaikutuksia samalla tavalla, kuin konfiguraatiovuorovaikutus tai polkuintegraali–Monte Carlo.
Lisäksi sovitusfunktioista saadaan C_6 van der Waals -kerroin, jonka Langreth–Lundqvist-funktionaalille saadut arvot poikkeavat kirjallisuudessa julkaistuista arvoista. Tämän voidaan todeta olevan puute funktionaalissa, koska konfiguraatiovuorovaikutuslaskun tuloksista saadut parametrin arvot ovat lähellä kirjallisuusarvoja.
Diplomityön tarkoituksena on selvittää, kuinka hyvin Langreth–Lundqvist-funktionaali mallintaa van der Waals -vuorovaikutuksen. Tutkimuksessa käytetään GPAW-ohjelmistoon toteutettua Langreth–Lundqvist-funktionaalia (vdW-DFT). Funktionaalin toimivuutta verrataan Gaussian-ohjelmiston konfiguraatiovuorovaikutuslaskuihin ja tutkimusryhmän polkuintegraali–Monte Carlo -ohjelmiston tuloksiin. Menetelmien vertailu tehdään sovittamalla laskettuihin vetymolekyylin dissosiaatiopotentiaalikäyriin potenssifunktioita ja vertaamalla sovitettujen parametrien arvoja.
Sovitettujen potenssifunktioiden eksponentti vastaa van der Waals -eksponenttia. Saaduista Langreth–Lundqvist-funktionaalin eksponentin arvoista nähdään, että lasketusta potentiaalikäyrästä löytyy van der Waals -vuorovaikutukselle ominainen 1/R^6 -termi. Menetelmiä vertailemalla voidaan kuitenkin todeta, että funktionaali ei mallinna vetymolekyylin kaikkia vuorovaikutuksia samalla tavalla, kuin konfiguraatiovuorovaikutus tai polkuintegraali–Monte Carlo.
Lisäksi sovitusfunktioista saadaan C_6 van der Waals -kerroin, jonka Langreth–Lundqvist-funktionaalille saadut arvot poikkeavat kirjallisuudessa julkaistuista arvoista. Tämän voidaan todeta olevan puute funktionaalissa, koska konfiguraatiovuorovaikutuslaskun tuloksista saadut parametrin arvot ovat lähellä kirjallisuusarvoja.