请问如何计算掺杂材料的形成能

dingniu2

请问，计算氮原子掺杂石墨烯的形成能时，（1）文献中有用化学势计算的，有用能量计算的，用哪个更好？（2）氮原子能量用氮气能量的二分之一，还是用单独计算的单个氮原子能量？（3）如果用单个氮原子的能量，文献中用二态的氮原子能量，可氮原子基态为四态，这里用哪个？（4）碳原子能量计算要用石墨烯中碳原子能量，为什么不采用计算单个碳原子能量？这个石墨烯中碳原子能量如何计算？谢谢!!

卡开发发

（1）显然考虑自由能或焓这些可以与实验对照的更合理。
（2）（4）形成能参考所研究条件下稳定的物相，单独的N和C显然不是稳定的。大体上可以认为，N若不掺杂在石墨烯仍然以气态的N2形式存在，以及石墨烯上的C原子被拿出后形成的仍然是石墨烯。具体计算的情况按照分子的能量除以相应的计量数，固体则可以按照单胞的能量除以单胞内原子或分子相应的计量数，比如N2对于氮原子就按照1/2E_N2，石墨烯单胞是两个原子则按照1/2E_graphene考虑。再如一般情形下计算分子晶体的形成能，参考的也是分子，而不是把分子晶体全部拆成原子，因为一般条件下还是分子比原子稳定些。

slope

卡开发发 发表于 2017-2-10 07:00
（1）显然考虑自由能或焓这些可以与实验对照的更合理。
（2）（4）形成能参考所研究条件下稳定的物相，单 ...

老师您好，我想请教一下：一般石墨烯是含有氢原子的，请问您说的石墨烯单胞里面有氢原子吗？用高斯可以建立C42H16石墨烯模型求解能量除以42求碳的化学势吗？

还有，请问如果掺S怎么求S原子的化学势呢？直接求S原子的能量吗？

谢谢老师！

卡开发发

slope 发表于 2019-10-17 21:00
老师您好，我想请教一下：一般石墨烯是含有氢原子的，请问您说的石墨烯单胞里面有氢原子吗？用高斯可以建 ...

1、这里没有考虑H。
2、那样算化学势行不通，一般参考的C元素是以石墨的能量参考的。
3、S的话按道理也应该参考稳定单质。

slope

卡开发发 发表于 2019-10-17 23:40
1、这里没有考虑H。
2、那样算化学势行不通，一般参考的C元素是以石墨的能量参考的。
3、S的话按道理也 ...

多谢老师的回答。像老师您这样说的话，1.只用Gaussian是不能算氮掺杂石墨烯的形成能吗？

2.那我上面第二个问题中可以用Gaussian建立模型C42H16求解能量E1，再求解出H2的能量E2，通过公式（E1-16*E2/2）/42粗略求出碳的化学势吗？

3.老师，其实我的目的是比较含不同官能团的石墨烯的稳定性，同一官能团的稳定性可以通过能量比较得出，所以我想再麻烦问一下老师，用第二个问题中涉及的碳化学势来求解形成能是否可以用来比较含有不同官能团石墨烯的稳定性？

卡开发发

slope 发表于 2019-10-18 09:26
多谢老师的回答。像老师您这样说的话，1.只用Gaussian是不能算氮掺杂石墨烯的形成能吗？

2.那我上面第 ...

1、按道理Gaussian也能算周期体系，就是比较难用而已。
2、可能不是好的选择，主要是C-H键的贡献没法估计没法消除。

slope

卡开发发 发表于 2019-10-18 09:52
1、按道理Gaussian也能算周期体系，就是比较难用而已。
2、可能不是好的选择，主要是C-H键的贡献没法估 ...

好的，谢谢老师的耐心解答，我再继续查找些文献资料加深认识。

祝老师生活愉快！

qian04551

slope 发表于 2019-10-17 21:00
老师您好，我想请教一下：一般石墨烯是含有氢原子的，请问您说的石墨烯单胞里面有氢原子吗？用高斯可以建 ...

请问您关于求解石墨烯中C原子化学势的问题解决了嘛？怎么解决的呀？谢谢

xiapin

qian04551 发表于 2020-1-7 20:02
请问您关于求解石墨烯中C原子化学势的问题解决了嘛？怎么解决的呀？谢谢

我也想求一下石墨烯中C的化学势，请问您是怎么求解的？

红烧肉

你好，你的氮原子的能量最后怎么算的呀，我是直接算的单个氮原子的能量，算出来能量是-0.04279eV，你的是多少呢？

slope

卡开发发 发表于 2017-2-10 07:00
（1）显然考虑自由能或焓这些可以与实验对照的更合理。
（2）（4）形成能参考所研究条件下稳定的物相，单 ...

你好啊，卡开发发老师，我想请教您一下：如果体系中含有金属原子，这个时候该怎么计算金属原子的化学势呢？比如说建立的金属模型为多大比较合适呢？我感觉很少看到计算形成能的计算细节。谢谢卡开发发老师！

卡开发发

slope 发表于 2023-12-14 21:41
你好啊，卡开发发老师，我想请教您一下：如果体系中含有金属原子，这个时候该怎么计算金属原子的化学势呢 ...

（1）严格说，形成自由能（或是说生成自由能）就是按照物理化学上的定义进行计算，其中牵扯到的化学势也是一样的，即稳定态单质生成单位数量（按1mol）化合物或其他形式的物质的自由能变化。然后根据反应式写出生成自由能计算的公式按照计量数进行计算即可。
（2）既然是稳定态单质，对金属而言，其实多大都无所谓，最终要按照反应式的计量数进行折合，原子数会被除去。而使用单胞和使用超胞在充分的数值精度下（尤其是k点）就是倍数关系，因此是不会有影响的。
例如：Pd+1/2O2=PdO，Pd是FCC晶格，单胞或是说惯用胞中为4个原子，如果按照1个单胞的bulk算，按照反应式Pd的计量数是1，那么Pd的自由能就会除以4，如果按照2x2x2的超胞算就是32个原子，那么就会除以32，而2x2x2的超胞能量应当是单胞的8倍。
（3）实际情况可能更复杂，例如存在气体的时候要考虑压力修正等等。

Fuxinghao

slope 发表于 2023-12-14 21:41
你好啊，卡开发发老师，我想请教您一下：如果体系中含有金属原子，这个时候该怎么计算金属原子的化学势呢 ...

老师你好，我最近也在计算金属原子的化学势，但是还是有点不太懂怎么计算，想问一下你最后怎么解决的呢？谢谢！

xiyin

Fuxinghao 发表于 2024-9-4 00:50
老师你好，我最近也在计算金属原子的化学势，但是还是有点不太懂怎么计算，想问一下你最后怎么解决的呢？ ...

你好，我现在也面临这样的问题，请问解决了吗