Spline Implementation of Generalized Gradient Approximations to the Exchange-Correlation Functional and Study of the Sensitivity of Density Functional Accuracy to Localized Domains of the Reduced Density Gradient

2011 ◽  
Vol 7 (12) ◽  
pp. 3983-3994 ◽  
Author(s):  
Roberto Peverati ◽  
Donald G. Truhlar
2006 ◽  
Vol 84 (2) ◽  
pp. 115-120 ◽  
Author(s):  
G Y Gao ◽  
K L Yao ◽  
Z L Liu

First-principles calculations of the electronic structure are performed for cubic BaTbO3 using the plane-wave pseudopotential method within the framework of density functional theory and using the generalized gradient approximation for the exchange-correlation potential. Our calculations show that cubic BaTbO3 is metallic, and that this metallic character is mainly governed by the Tb 4f electrons and the hybridization between the Tb 5d and O 2p states. From the analysis of the density of states, band structure, and charge density contour, we find that the chemical bonding between Tb and O is covalent while that between Ba and TbO3 is ionic. PACS Nos.: 71.15.Mb, 71.20.-b


2013 ◽  
Author(s):  
Ιωάννης Δεπάστας

Σκοπός της διατριβής ήταν η μελέτη των ουδέτερων από άποψη φορτίου ετεροπυρηνικών clusters των μετάλλων των νομισμάτων, με γενικό τύπο Α3Β3 (όπου Α, Β = Cu, Ag ή Αu), καθώς και των επίπεδων και τρισδιάστατων clusters αυτών, που σταθεροποιούνται με την προσθήκη διάφορων ligands. Προσδιορίζονται όλες οι πιθανές δομές αυτών των clusters και μελετάται εκτενώς η σταθερότητα, η διαμόρφωση, η δεσμικότητα, καθώς και τα φάσματα απορρόφησής τους. Αρχικά, στο θεωρητικό μέρος δίνονται οι βασικές αρχές της κβαντικής θεωρίας μαζί με όλες τις απαραίτητες πληροφορίες, καθώς και το απαιτούμενο υπόβαθρο για την κατανόηση των αποτελεσμάτων που παρουσιάζονται στο πειραματικό μέρος της εργασίας. Στη συνέχεια, στο πειραματικό μέρος, γίνεται η επεξεργασία των αποτελεσμάτων, δηλαδή μία μελέτη όλων των γεωμετρικών δομών, όπως αυτές υπολογίστηκαν στο επίπεδο της DFT και συγκρίνεται η σταθερότητα των clusters με βάση την ενέργεια σύνδεσης και την ενέργεια μίξης που παρουσιάζουν. Όλα τα clusters των μετάλλων των νομισμάτων που μελετήθηκαν, αποτελούν ενεργειακά σταθερά μόρια με θετικές ενέργειες μίξης και σύνδεσης και ευνοούνται θερμοδυναμικά απέναντι στα ελεύθερα άτομα Au, Ag και Cu. Υπάρχει επίσης μία σαφής μεταφορά φορτίου, κυρίως στα clusters χρυσού-χαλκού και χρυσού-αργύρου, που ενισχύει την ύπαρξη ηλεκτροστατικού χαρακτήρα στο δεσμό μεταξύ των μετάλλων. Εξετάστηκαν επίσης, τα πιθανά μονοπάτια ανάπτυξης (Growth Format) για όλα τα ουδέτερα clusters που μελετήθηκαν και εξήχθησαν χρήσιμα συμπεράσματα για τους πιθανούς τρόπους παρασκευής τους. Ο αρωματικός χαρακτήρας των εσωτερικών τριμελών δακτυλίων, όλων των υπό μελέτη ενώσεων, διαπιστώθηκε με τη χρήση αρκετών καθιερωμένων δομικών, ενεργειακών και μαγνητικών (NICS-scan-profiles) κριτηρίων. H μελέτη των δισδιάστατων απεικονίσεων της ELF, αποδεικνύει την ύπαρξη ισχυρού απεντοπισμού ηλεκτρονιακής πυκνότητας που με τη σειρά του καταδεικνύει την ύπαρξη αρωματικότητας. Επίσης με την τρισδιάστατη απεικόνιση της ισοεπιφάνειας (isosurface) της RDG (Reduced Density Gradient), υποδεικνύεται η ύπαρξη μη δεσμικής αλληλεπικάλυψης στο εσωτερικό των τριμελών δακτυλίων, η οποία οφείλεται κυρίως στις στερεοχημικές απωθήσεις (steric repulsions). Οι δίσκοι που σχηματίζονται στην απεικόνιση της RDG, στη περιοχή ανάμεσα κυρίως στα περιφερειακά άτομα των μετάλλων των νομισμάτων, καταδεικνύουν τις ασθενείς αλληλεπιδράσεις (metallophilicity) μεταξύ των ατόμων. Τέλος από την φασματοσκοπική μελέτη IR και UV-Vis εξάγονται χρήσιμα στοιχεία για την οιαδήποτε προσπάθεια ταυτοποίησης των εν λόγω ενώσεων.


2019 ◽  
Vol 16 (2) ◽  
pp. 77 ◽  
Author(s):  
Muhammad Zamir Mohyedin ◽  
Afiq Radzwan ◽  
Mohammad Fariz Mohamad Taib ◽  
Rosnah Zakaria ◽  
Nor Kartini Jaafar ◽  
...  

Bi2Se3 is one of the promising materials in thermoelectric devices and very useful out of environmental concern due to its efficiency to perform at room temperature. Based on the first-principles calculation of density functional theory (DFT) by using CASTEP computer code, structural and electronic properties of Bi2Se3 were investigated. The calculation is conducted within the exchange-correlation of local density approximation (LDA) and generalized gradient approximation within the revision of Perdew-Burke-Ernzerhof (GGA-PBE) functional. It was found that the results are consistent with previous works of theoretical study with small percentage difference. LDA exchange-correlation functional method is more accurate and have a better agreement than GGA-PBE to describe the structural properties of Bi2Se3 which consist of lattice parameters. LDA functional also shown more accurate electronic structure of Bi2Se3 that consist of band structure and density of states (DOS) which consistent with most previous theoretical works with small percentage difference. This study proves the reliability of CASTEP computer code and show LDA exchange-correlation functional is more accurate in describing the nature of Bi2Se3 compared to the other functionals.


2019 ◽  
Vol 33 (21) ◽  
pp. 1950231
Author(s):  
Akbar Ali ◽  
Imad Khan ◽  
Zahid Ali ◽  
Fawad Khan ◽  
Iftikhar Ahmad

Structural, electronic, magnetic and mechanical properties of the perovskites BiFeO3 (BFO) and BaTiO3 (BTO) are investigated using density functional theory (DFT). Structural and mechanical parameters are calculated using generalized gradient approximation (GGA) and the results consistent with the available literature. The stable magnetic phases are achieved by optimizing total energies versus volumes of the cells in different magnetic configurations such as nonmagnetic (NM), ferromagnetic (FM) and antiferromagnetic (AFM). BTO is found to be NM while BFO favors G-type AFM (G-AFM) phase. The electronic properties are investigated using GGA, GGA with Hubbard potential (GGA[Formula: see text]+[Formula: see text]U) and modified Becke–Johnson (GGA-mBJ) exchange–correlation functionals. BFO is found to be a direct bandgap semiconductor having gap energy value 3.0 eV whereas BTO is an indirect semiconductor with bandgap energy 2.9 eV. Spin–orbit coupling effect is dominant in BFO due to the larger size of A-site cation. The electrical polarization shows that both the compounds are ferroelectric materials with significant spontaneous polarization of 144.1 [Formula: see text]C/cm2 and 27.9 [Formula: see text]C/cm2 for BFO and BTO respectively.


2010 ◽  
Vol 09 (06) ◽  
pp. 619-622
Author(s):  
BOTHINA A. HAMAD

In this work, a theoretical study of the structural, electronic and magnetic properties are presented for Mn 0.5 Ni 0.5 alloyed overlayer adsorbed on Cu (001) surface. The calculations were performed using the density functional theory (DFT) and the exchange-correlation potential was treated by the generalized gradient approximation (GGA). The system was fully relaxed except for the central layer, which yields to outward relaxations and inward Mn and Ni surface atoms, respectively in the ferromagnetic and antiferromagnetic configurations. The in-plane ferromagnetic configuration was found to be more stable than the antiferromagnetic one by 25 meV/atom. The local magnetic moments of Mn atoms were found to be about 4 μ B , whereas those of the Ni atoms where found to be 0.46 μ B .


2020 ◽  
Vol 22 (4) ◽  
pp. 2372-2378 ◽  
Author(s):  
Hongwei Wang ◽  
Jon Fuller ◽  
Peng Chen ◽  
Sergey I. Morozov ◽  
Qi An

The reduced density gradient analyses on metallic bonding indicate that FCC metals can become more flexible/stronger with the electron/hole injection.


2001 ◽  
Vol 15 (10n11) ◽  
pp. 1672-1683 ◽  
Author(s):  
JOHN P. PERDEW ◽  
STEFAN KURTH ◽  
MICHAEL SEIDL

If the electron-electron repulsion in an atom or molecule were very weak, it could be treated by orbital-based perturbation theory. If this repulsion were very strong, it could be treated in a model of strict correlation. A simple interaction strength interpolation between these two limits, at fixed electron density, can describe the reality that lies between the extremes. By working entirely within a sophisticated density functional approximation, the meta-generalized gradient approximation, we find that the interpolation error is only about 0.1% for the exchange-correlation energy and about 4 kcal/mole = 0.17 eV for the atomization energy. We also find that real systems probably lie close to the radius of convergence of density functional perturbation theory.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document