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J-GLOBAL ID：201602219979370996   整理番号：16A0027238

水溶液におけるレドックスレベル:van der Waals相互作用とハイブリッド汎関数

Redox levels in aqueous solution: Effect of van der Waals interactions and hybrid functionals

著者 (3件)： AMBROSIO Francesco (Chaire de Simulation a l’Echelle Atomique (CSEA), Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), CH-1015 Lausanne ...) ,  MICELI Giacomo (Chaire de Simulation a l’Echelle Atomique (CSEA), Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), CH-1015 Lausanne ...) ,  PASQUARELLO Alfredo (Chaire de Simulation a l’Echelle Atomique (CSEA), Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), CH-1015 Lausanne ...)
資料名： Journal of Chemical Physics  (Journal of Chemical Physics)
巻： 143  号： 24  ページ： 244508-244508-15  発行年： 2015年12月28日 
JST資料番号： C0275A  ISSN： 0021-9606  CODEN： JCPSA6  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： ab initio 分子動力学(MD)シミュレーションと熱力学統合方法の組み合わせを用いて,水溶液中の酸化還元レベルを研究した。van der Waals(VDW)相互作用を説明するため半局在Perdew-Burke-Ernzerhof汎関数と非局在汎関数(rVV10)の両方を用いて分子動力学シミュレーションを行った。バンドエッジを,3つの異なる方式により決定した。すなわち,最高占有と最低空のKohn-Sham状態のエネルギーから,全エネルギー差から,状態密度の線形外挿から,決定した。後者は,システムサイズに依存しないが,前者の二つは,著しく有限なサイズ効果を受けることが示された。レドックスレベルでは,結晶性材料の欠陥における電荷遷移レベルの定義に類似した定式化を提供した。標準水素電極を定義するH⁺/H₂レベルを考慮し,ヒドロキシルイオンの酸化に対応するOH^-/OH^*レベル,水の脱水素化H₂O/OH^*レベルを考察した。液体水に誘起された大規模な構造変化にもかかわらず,VDW相互作用は,計算されたバンドギャップとバンドエッジに重大な構造的な影響をもたらさなかった。イオン種の溶媒和特性はほとんどVDW相互作用によって影響されないので,酸化還元レベルに与える影響も小さい。電子特性は大幅に根本の構造特性の影響を受けないので,MDシミュレーションの構成についてハイブリッド汎関数計算を実行するのは正当化される。Fock交換の分率αの関数として計算したレドックスレベルは,一定であることを見出し,以前に,欠陥の電荷遷移レベルについて観察された一般的な挙動を再現する,実験値との比較は非常に良い一致を示した。分散では,帯域エッジとバンドギャップがαに対し直線的に変化した。α≒0.40において,バンドギャップ,バンドエッジ位置,および酸化還元レベルを得て,これは実験と全体的によく一致した。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *van der Waals力 ,  水溶液 ,  *分子動力学 ,  *ab initio法 ,  計算機シミュレーション ,  *酸化還元電位 ,  *熱力学 ,  バンド構造 ,  状態密度 ,  *定式化 ,  水酸化物イオン ,  溶媒和 ,  バンドギャップ
準シソーラス用語： バンドエッジ ,  ファンデルワールス相互作用 ,  酸化還元

分類 (1件)： 電気化学反応  (CB07050F)

タイトルに関連する用語 (4件)： 水溶液 ,  VAN ,  相互作用 ,  ハイブリッド汎関数