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于宣明;阿马蒂亚·班纳吉。

扭曲几何的密度泛函理论方法及其在IV族纳米管扭转变形中的应用。 （英语） Zbl 07518101号

J.计算。物理学。 456，文章ID 111023，34 p.（2022）.
摘要：我们提出了一种适用于扭曲几何的Kohn-Sham密度泛函理论的实空间公式和实现，并将其应用于X（X=C，Si，Ge，Sn）纳米管的扭转变形研究。我们的公式基于螺旋坐标系中的高阶有限差分离散化，使用从头算赝势，并自然地结合了旋转（循环）和螺旋操作（即螺旋）对称性。我们讨论了计算方法的几个方面，包括控制方程的形式、数值实现的步骤以及它的收敛性、精度和效率特性。
这里提出的技术特别适用于准一维结构及其变形的第一性原理模拟，并且可以使用仅包含几个原子的小型模拟单元来研究许多感兴趣的系统。我们应用该方法系统地研究了单壁锯齿型和扶手椅型IV族纳米管在（大约）1至3nm半径范围内的扭转特性。在考虑的变形范围内，管的力学行为与各向同性线弹性基本一致，扭转刚度（k{mathrm{twist}}）随纳米管半径的立方体而变化。此外，对于给定的管半径，碳纳米管的（k_{mathrm{twist}}）最高，锡的最低，而硅和锗纳米管的中间值彼此接近。我们还描述了纳米管扭曲时电子特性变化的不同方面。特别是，我们发现，与扶手椅型碳纳米管的众所周知的行为类似，硅、锗和锡扶手椅型纳米管也表现出随外加扭曲率周期性变化的带隙，并且变化的周期性与管半径呈反二次方式变化。这些示例突出了所提出方法在从第一原理准确高效地计算表征重要纳米材料方面的实用性。

引用于1文件

理学硕士：

65新元 偏微分方程边值问题的数值方法
65传真 数值线性代数
81至XX 量子理论

关键词：

科恩-沙姆密度泛函理论;螺旋对称性;循环对称性;纳米管;扭转变形;应变工程

软件：

Matlab公司;量子浓缩咖啡;晶体;CheFSI公司;光速;CASTEP公司;阿比尼特;SPARC公司;集群ES
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\textit{H.M.Yu}和\textit{A.S.Banerjee}，J.Compute。物理学。456，文章ID 111023，34 p.（2022；Zbl 07518101）
全文： 内政部 arXiv公司
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