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.2009年10月28日;131(16):164708.
doi:10.1063/1.3256238。

碳纳米结构与小分子之间的范德瓦尔斯系数:与时间相关的密度泛函理论研究

附属公司

碳纳米结构与小分子之间的范德瓦尔斯系数:与时间相关的密度泛函理论研究

C卡马尔等。 化学物理杂志. .

摘要

我们采用基于全电子从头算时间依赖密度泛函理论的方法计算了长程偶极扩散系数,即富勒烯和有限长碳纳米管之间以及这些结构和不同小分子之间的范德瓦尔斯(vdW)系数(C(6))。我们的目的是根据这些系统之间的C(6)系数准确估计长程vdW相互作用的强度,并将这些值作为形状和大小的函数进行比较。色散系数通过Casimir-Polder关系获得。计算采用了渐近正确的交换相关势——轨道势的统计平均值。从我们的计算中可以观察到,碳纳米管的C(6)系数随长度非线性增加,这意味着长碳纳米结构与短碳纳米结构之间的vdW相互作用更强。此外,我们还发现碳笼的C(6)值和极化率与原子数相等的准一维纳米管的结果相比大约低40%-50%。从我们对小分子和碳纳米结构之间的vdW系数的计算中可以观察到,对于H(2),C(6)值比He值大得多。研究发现,碳纳米结构中稀有气体原子的vdW系数很低。相反,发现其他气体分子,包括对环境重要的气体分子,具有更高的C(6)值。四氯化碳和氯分子本身以及碳纳米结构都显示出很高的C(6)值。这是因为卤素原子的价态中存在弱束缚的七个电子,这使得这些化合物比其他化合物更容易极化。

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