La teoria del funzionale della densità (DFT) è al giorno d’oggi il metodo più usato per la simulazione di materiali su scala atomica. Tale metodo permette il calcolo accurato di tutte le proprietà di stato fondamentale (ad esempio la configurazione geometrica all’equilibrio di una molecola o di un cristallo) . Purtroppo le proprietà che riguardano processi di eccitazione elettronica, pur essendo in principio calcolabili, non sono attendibili (ad esempio le energie di ionizzazione delle molecole e le band-gaps dei cristalli si discostano in maniera assai significativa dalle controparti sperimentali). E’ stato però osservato che, per sistemi molecolari, le energie di ionizzazione e le affinità elettroniche possono essere calcolate in maniera molto accurata esprimendole come differenza tra l’energia dello stato fondamentale neutro e dello stato fondamentale dello stesso sistema con un elettrone rimosso (per la ionizzazione) o aggiunto (per l’affinità). Purtroppo questo semplice procedimento è fattibile solo se applicato dell'orbitale molecolare occupato ad energia maggiore (HOMO) o all’orbitale vuoto ad energia minore (LUMO). Il lavoro proposto mira ad estendere la tale procedura anche agli altri orbitali. Invece di togliere o aggiungere un intero elettrone sarà sfruttata la capacità di trattare anche frazioni della carica elementare. Un fit con una funzione quadratica permetterà poi di ricavare le energie del sistema per un quantità intera della carica elementare aggiunta o rimossa. Il metodo sarà applicato ad una insieme significativo di piccole molecole in maniera da valutare la dipendenza delle energie ed affinità calcolate al variare delle approssimazioni usate nella DFT.

Calcolo di energie di ionizzazione ed affinità elettroniche tramite la teoria del funzionale della densità

MENEGATTI, MATTEO
2023/2024

Abstract

La teoria del funzionale della densità (DFT) è al giorno d’oggi il metodo più usato per la simulazione di materiali su scala atomica. Tale metodo permette il calcolo accurato di tutte le proprietà di stato fondamentale (ad esempio la configurazione geometrica all’equilibrio di una molecola o di un cristallo) . Purtroppo le proprietà che riguardano processi di eccitazione elettronica, pur essendo in principio calcolabili, non sono attendibili (ad esempio le energie di ionizzazione delle molecole e le band-gaps dei cristalli si discostano in maniera assai significativa dalle controparti sperimentali). E’ stato però osservato che, per sistemi molecolari, le energie di ionizzazione e le affinità elettroniche possono essere calcolate in maniera molto accurata esprimendole come differenza tra l’energia dello stato fondamentale neutro e dello stato fondamentale dello stesso sistema con un elettrone rimosso (per la ionizzazione) o aggiunto (per l’affinità). Purtroppo questo semplice procedimento è fattibile solo se applicato dell'orbitale molecolare occupato ad energia maggiore (HOMO) o all’orbitale vuoto ad energia minore (LUMO). Il lavoro proposto mira ad estendere la tale procedura anche agli altri orbitali. Invece di togliere o aggiungere un intero elettrone sarà sfruttata la capacità di trattare anche frazioni della carica elementare. Un fit con una funzione quadratica permetterà poi di ricavare le energie del sistema per un quantità intera della carica elementare aggiunta o rimossa. Il metodo sarà applicato ad una insieme significativo di piccole molecole in maniera da valutare la dipendenza delle energie ed affinità calcolate al variare delle approssimazioni usate nella DFT.
2023
Ionization energy and electron affinity via density functional theory
ComputationalPhysics
ElectronicStructure
Simulations
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12608/71423