Сравнительный численный анализ результатов расчетов равновесной конфигурации нанокристаллов серебра в рамках классической математической модели Саттона-Чена и в квантовом псевдопотенциальном приближении теории функционала плотности

Аннотация

В настоящей работе в рамках теории функционала плотности (ТФП) проведен сравнительный численный анализ классической модели межатомного взаимодействия Саттона-Чена и неэмпирической квантовой модели для расчета равновесной геометрии нанокристалла Ag₁₄. Использован вариант ТФП с неэмпирическим псевдопотенциалом HW (Хэй, Вадт) и обменно-корреляционной функцией B3LYP (Бекке, трехпараметрическая, Ли-Янг-Парр). Приведенные выше модели содержат равновесные пространственные конфигурации данного нанокристалла. Для сравнения полученных результатов были рассчитаны координаты атомов относительно центра масс каждого релаксированного нанокристалла. По этим координатам была рассчитана функция, позволяющая судить о расстояниях ближайших и последующих атомов относительно центров масс нанокристаллов. Результаты представлены в графическом и табличном виде. Оказалось, что атомы, положения равновесия которых рассчитаны в рамках полуэмпирической модели Саттона-Чена, находятся примерно на 10% ближе к центру масс, чем в неэмпирической квантовой модели. Таким образом, простая полуэмпирическая модель Саттона-Чена позволяет получить вполне разумные данные о равновесных координатах атомов в серебряных наноструктурах. Кроме того, машинное время расчетов с использованием математической модели Саттона-Чена по сравнению с квантово-механическими расчетами относительно невелико. Поэтому применение рассмотренной полуэмпирической модели к численному моделированию топологии серебряных наносистем со сложной пространственной структурой, в частности, содержащих краевые дислокации, атомно-шероховатые поверхности и т.п., является целесообразным и способным обеспечить получение корректных результатов, по крайней мере, на качественном уровне.