Teoretiska metoder på atomär nivå för glesa och mjuka material

Forskningsprojekt, 2011 – 2013

Glesa material är en stor grupp av material, som förutom en del inorganiska material som grafit och vissa oxidfaser också omfattar polymerer, vätskekristaller, biologiska membraner, biologiska molekyler och andra stora molekyler. Dessa material har det gemensamt att de inom sig har områden med en mycket liten täthet av elektroner, t.ex. mellan molekylerna eller mellan grafitlagren, och de hålls oftast ihop av interatomära krafter som sträcker sig mycket längre bort än till närmsta grannatom. Genom sin näst intill universella utbredning är de glesa materialen viktiga att studera både för att åstadkomma tekniska framsteg och för att uppnå en bättre förståelse av också de biologiska processerna. På atomär nivå önskar man beräkna krafterna mellan molekylerna med hjälp av kvantmekaniska metoder. Ett problem har varit att inkludera de långverkande elektronkorrelationer (så som i van der Waals växelverkan) i sådana metoder. Vi har tidigare varit med att utveckla en konsistent inkludering av långverkande elektronkorrelationer i kvantmekaniska beräkningsmetoder, och på så sätt få med även van der Waals-växelverkan. Denna metod, vilken vi kallar vdW-DF, har skapat stor intresse från kollegor i in- och utland och den har numera blivit inlagd i ett antal populära och tillgängliga beräkningsprogram. De kvantmekaniska beräkningsmetoderna har genom flera årtionden med stor succé använts på hårda material, och med inkluderingen av van der Waals-växelverkan utökades användningsområdet till glesa material. Denna ansökan avser dels att testa vår metod på material med mer komplicerade bindningar, material som hålls ihop av en kombination av van der Waals växelverkan och andra bindningar. På så sätt kommer vi att kontrollera att vår metod fungerar även i mer generella fall, och under denna process kommer vi att vidareutveckla och förbättre metoden. Denna ansökan avser också att pröva metoden på de mest känsliga egenskaperna hos materialet, så som elektronstruktur (bandstruktur) och -dynamik, samt att förbättre noggrannheten i metoden. De redan många succérika tillämpningar motiverar oss att använda metoden på en rad av system som har en direkt koppling till viktigt lokalt och internationellt experimentellt arbete. Samtidigt har vår erfarenhet givit oss en så pass detaljerat inblick i metoden att vi önskar och har möjlighet till att förbättre detaljer i beskrivningen.

Deltagare

Finansiering

Publikationer

Methanol Adsorption on Graphene

A van der Waals density functional study of chloroform and other trihalomethanes on graphene

Mer information

Senast uppdaterat