Benzene Adsorbed on Metals: Concerted Effect of Covalency and van der Waals Bonding
芳香族分子在金属表面的吸附在凝聚态物理和功能材料中起着关键作用。根据分子和表面之间相互作用的强度，结合通常分为物理吸附或化学吸附。范德华力（vdW）相互作用的物理吸附系统中的结合显着的贡献，但在化学吸附系统中的vdW能量的作用仍然不清楚。在这里，我们研究了苯与过渡金属（111）表面的相互作用，从弱吸附（Ag和Au）到强吸附（Pt，Pd，Ir和Rh）。当vdW相互作用被准确地占，吸附的障碍预测标准密度泛函理论（DFT）计算基本上消失，产生亚稳态的前体状态的Pt和Ir表面。值得注意的是，vdW力的贡献更多的共价键合的苯的结合比他们做的苯被物理吸附。实验数据的比较表明，最近开发的一些方法，包括VDW相互作用的DFT允许定量处理弱和强吸附的芳香族分子在金属表面上，扩展已经发现的气相分子的优异性能。
2012-11-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Selective Activation of Aromatic C-H Bonds Catalyzed by Single Gold Atoms at Room Temperature
本文研究室温下Ag(111)表面单金原子催化9,10-二氰基蒽的区域选择性C-H键活化，揭示金属-有机中间体降低解离势垒的机制，为表面合成功能材料提供新途径。
2023-08-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Mechanism of hydrogen adsorption on gold nanoparticles and charge transfer probed by anisotropic surface plasmon resonance
通过在纳米颗粒中使用局部表面等离子体共振（LSPR），研究了氢在尺寸为10 nm量级的金纳米颗粒（NPs）上的吸附。通过在玻璃基板上倾斜角沉积获得的Au纳米颗粒形成的样品，由于依赖于光的偏振的两种不同的等离子体共振而显示出强烈的光学二向色性。这确保了使用透射各向异性光谱，一种灵敏的衍生光学技术，其允许在H吸附时测量小至0.02 nm的LSPR位移，这是常规等离子体方法无法获得的。测得的信号与纳米颗粒的面积成比例，这表明H原子在其小平面上扩散。从Au到H的负电荷转移被清楚地证明
2018-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
A computational investigation of H2 adsorption and dissociation on Au nanoparticles supported on TiO2 surface
讨论了负载在金红石型TiO_2（110）表面上的金纳米粒子在H_2吸附和解离过程中所起的特殊作用。结果表明，H2在n = 1，2，8和20的Au_n团簇上的分子吸附和解离吸附取决于团簇的尺寸、几何结构、团簇的柔性以及与载体材料的相互作用。金红石型TiO_2（110）载体对金团簇上的H_2解离有很强的促进作用。它表明，对H2解离的活性位点位于角落和边缘上的支持物附近的金纳米粒子的表面上。TiO2（110）表面上的低配位氧原子对H2解离起着至关重要的作用。因此，负载在金红石TiO2（110）表面上的金纳米颗粒的催化活性与纳米颗粒和载体之间的周边界面的长度成比例。
2011-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Study of the electronic structure and optical absorption spectrum of the gold aromatic toroid D$_{6h}$-Au$_{42}$
本文在静态涨落近似下，在Hubbard哈密顿量的框架内研究了D $_{6h}$ -Au $_{42}$的电子结构.格林函数的傅里叶变换的表达式，其中的极点确定的考虑中的纳米团簇的能谱，得到。D $_{6h}$ -Au $_{42}$环形的能谱表明纳米系统处于金属状态。给出了化学势方程和电子态密度方程的图形表示。光吸收谱表明，D $_{6h}$ -Au $_{42}$的直接光跃迁能量分别为0.95 eV、1.24 eV、1.39 eV，均在近红外区。的基态的能量计算为电中性以及为正，负电荷的离子的环形。使用的可能性的研究环形从Au原子的诊断和治疗癌症。
2022-11-11 cond-mat.str-el physics.chem-ph
Adsorption energies of benzene on close packed transition metal surfaces using the random phase approximation
用无规相近似（RPA）计算了苯在不同金属基底上的吸附能。与现有的实验数据的协议是系统优于10%的钴和活性金属。结果也比较了更近似的方法，包括vdW-密度泛函理论（DFT），以及色散校正的DFT泛函。虽然色散校正的DFT可以得到准确的结果，例如，对钴金属，吸附能明显高估了更活泼的过渡金属。此外，覆盖度依赖的吸附能很好地描述了RPA。这表明，芳香族分子在金属表面上的描述在密度泛函的进一步改进是必要的，或更多的参与，许多机构的方法，如RPA是必需的。
2017-08-30 physics.chem-ph
Strengthening gold-gold bonds by complexing gold clusters with noble gases
我们报告了一个出乎意料的强大和复杂的化学键的稀有气体原子的中性金团簇。键合功能始终再现在不同水平的近似内密度泛函理论和超越：从GGA，通过混合和双杂化泛函，重整化二阶微扰理论。主要的发现是，Ar，Kr，和卤素的吸附减少电子-电子排斥金二聚体内，导致加强的Au-Au键。与二聚体不同，稀有气体吸附对金三聚体几何构型和振动频率的影响主要是由于电子占据了三聚体的最低未占分子轨道。对于三聚体，理论结果也与远红外多光子解离实验相一致。
2015-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
The Photolysis of Aromatic Hydrocarbons Adsorbed on the Surfaces of Cosmic Dust Grains
这项工作致力于适应的实验室研究结果的激光诱导解离的分子吸附在石英基板上的星际介质的条件。吸附在低温和深真空条件下进行。确定了吸附分子和气相分子的光解之间的差异。分析了星际条件下光解脱附过程的意义，特别是在光解离区的条件下。结果表明，吸附态和气相苯的光解效率和解离通道有很大的不同。结果表明，吸附在星际尘埃颗粒上的芳烃的光解对星际介质中小分子碳氢化合物丰度的贡献可以忽略不计。
2019-08-12 astro-ph.GA physics.chem-ph
Ion-specific Adsorption on Bare Gold (Au) Nanoparticles in Aqueous Solution: Double-Layer Structure and Surface Potentials
我们研究了尺寸为$1$ - $2$ nm的裸金纳米粒子（NPs）在具有较大物理化学差异的各种阴离子的钠盐的水电解质溶液中的溶剂化和静电性质（Cl $^-$、BF $_4$ $^-$、PF $_6$ $^-$、Nip $^-$（硝基酚盐）、3-和4-价六氰基铁酸盐（HCF）），经典的分子动力学计算机模拟。我们发现在Au-NP处的离子的吸附结构和空间分布中存在显著的小面选择性：而钠和一些阴离子（例如，Cl $^-$，HCF $^{3-}$）在NP的“边缘”（100）和（110）面吸附更多，其中水的水合结构更加无序，其它离子（例如，BF $_4$ $^-$、PF $_6$ $^-$、Nip $^-$）更喜欢强烈地吸附在延伸且相当平坦的（111）晶面上。特别地，在其化学结构中以芳香环为特征的Nip $^-$强烈地吸附并基本上扰动NP（111）面上的第一水单层结构。此外，我们计算吸附，径向分辨的静电势，以及远场有效的静电表面电荷和电位通过映射到标准的Debye-Hückel形式的计算静电势分布的长程衰减。我们展示了如何外推这些值到其他离子强度可以通过分析吸附格雷厄姆有效表面电荷和电位之间的关系。我们发现所有盐的负有效表面电位范围从$-10$ mV（NaCl）到约$-80$ mV（NaNip），与zeta电位的典型实验范围一致。我们讨论了这些值如何依赖于表面的定义，并将它们与NP表面附近的明确…
2020-09-15 physics.chem-ph physics.comp-ph
A van der Waals DFT study of chain length dependence of alkanethiol adsorption on Au(111): Physisorption vs.chemisorption
采用vanderWaals（vdW）修正的密度泛函理论（DFT）方法，系统地研究了10个碳原子以内的硫醇在Au（111）表面的物理吸附和化学吸附的能量和结构.链长，倾斜角和覆盖的吸附特性的作用已被检查，以阐明躺下和站起来阶段之间的能量学和合理的转换机制。覆盖度和尺寸依赖的链-链电子相互作用与烷基链-金表面相互作用和金属在形成直立单层结构中的表面弛豫相抵消。然而，对于长链烷硫醇的条纹相，我们对癸烷硫醇的计算表明，烷基链-金表面相互作用足够强，可以通过提升金原子来迫使分子完全平行于表面，这与文献中提出的这种膜的模型一致。
2018-02-28 cond-mat.str-el physics.chem-ph
Crystallographic orientation dependence of work function: Carbon adsorption on Au surfaces
我们研究了碳原子吸附对不同金晶体表面取向的功函数的影响。在密度泛函理论内的从头计算在碳沉积的（100）、（110）和（111）金表面上进行。WF的行为与碳覆盖不同的表面取向的解释所得到的电子电荷密度分布。碳吸附在亚单层（ML）覆盖的动力学取决于景观的势能面。在较高的ML覆盖率下，由于吸附饱和，WF将具有弱的表面取向依赖性。这一系统的研究结果对研究多晶金离子阱电极产生的电场噪声具有重要意义，多晶金离子阱电极已被大量应用于微加工电极。
2019-02-28 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.chem-ph
Theoretical investigation on the formation of ethylene on a gold surface
本研究通过理论计算考察不同层厚度金表面上亚甲基二聚生成乙烯的反应路径，揭示支撑层对反应坐标、能量分布及产物吸附能的显著影响。
2025-09-26 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Highly Heterogeneous Polarization and Solvation of Gold Nanoparticles in Aqueous Electrolytes
金纳米粒子（NPs）在应用中的性能关键取决于NPs-溶剂界面的结构，在该界面处，静电表面极化是影响水合、离子吸附和电化学反应的关键特征之一。在这里，我们展示了显式金属极化率对裸金纳米粒子在各种阴离子钠盐的电解质水溶液中的溶剂化和静电性质的显着影响（Cl $^-$、BF $_4$ $^-$、PF $_6$ $^-$、Nip $^-$（硝基酚盐）和3-和4-价六氰基铁酸盐（HCF）），使用经典的分子动力学模拟与金原子的可极化核壳模型。我们发现相当大的空间异质性的极化和静电电位的NP表面上，介导的界面水分子的高度小面依赖的结构。此外，离子特定的，面依赖的离子吸附导致大的改变的界面极化。与不可极化的NP相比，极化性仅轻微地改变水的局部偶极子密度，但对静电表面电势具有实质性影响，并导致NP表面上的离子的显著横向再分布。此外，对单个一价离子的界面极化效应在远场被抵消，有效的德拜-休克尔表面势基本上不受影响，正如连续统“像电荷”概念所预期的那样。因此，金属NP的明确电荷响应对于界面静电的准确描述和解释是至关重要的（例如，用于催化和电化学中的电荷转移和界面极化）。
2021-04-13 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
van der Waals density functionals built upon the electron-gas tradition: Facing the challenge of competing interactions
对稀疏物质的理论描述引起了人们极大的兴趣，特别是对于那些可以用密度泛函理论（DFT）描述的基态性质。一种建议的方法，范德华密度泛函（vdW-DF）方法，依靠强大的物理基础，并提供简单而准确和强大的泛函。最近在该方法中的泛函称为vdW-DF-cx [K. Berland和P. Hyldgaard，Phys.Rev.B89，035412]的突出之处在于其试图使用从导出非局域相关能的相同的基于等离子体的理论导出的交换能。鼓励其良好的性能为固体，层状材料和芳香分子，我们将其应用到几个系统的特点是竞争相互作用。这些包括PbTiO $_3$中的铁电响应、金属有机骨架（MOFs）内小分子的吸附、石墨/金刚石相变以及芳香分子在Ag（111）表面上的吸附。我们的研究结果表明，vdw-DF-cx总体上非常适合解决这些具有挑战性的系统。除了作为稀疏物质的竞争性密度泛函外，vdw-DF-cx结构还提供了一种更强大的通用泛函，可以应用于具有各种竞争性相互作用的一系列材料问题。
2014-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Cooperative nanoparticle self-assembly and photothermal heating in a flexible plasmonic metamaterial
我们从理论上研究了由芳纶纳米纤维和金纳米颗粒组成的柔性等离子体超材料的平衡行为和光热效应。纤维基体被认为是一个外部的领域，重新配置的纳米粒子组装。我们发现，加热过程调谐粒子-粒子和纤维-粒子的相互作用，这改变了吸附的纳米粒子在纤维表面或聚集在孔隙空间。因此，可以通过激光照射来控制纳米颗粒的自组装。金纳米颗粒强烈吸收辐射，并有效地将吸收的能量消散为热量。通过求解与有效介质近似相关联的传热方程，我们计算了空间温升。值得注意的是，我们的理论结果与先前的实验定量一致。这表明我们可以忽略粒子团簇引起的等离子体耦合效应。讨论了激光光斑大小和强度对光热加热的影响。
2020-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Multi-task learning for molecular electronic structure approaching coupled-cluster accuracy
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Honda Research Institute USA, Inc.（美国本田研究院）；Emory University（埃默里大学）
本研究提出一种基于金标准CCSD(T)数据训练的统一机器学习方法，用于有机分子电子结构预测，在精度和计算成本上超越DFT，并成功应用于复杂系统的基态与激发态性质预测。
2024-06-24 cond-mat.mtrl-sci cs.AI cs.CE
Uncovering low-frequency vibrations in surface-enhanced Raman of organic molecules
该研究利用单粒子等离激元纳米腔中的表面增强拉曼光谱探测有机分子低于200 cm⁻¹的低频太赫兹振动，结合环境依赖的密度泛函理论模拟实现振动归属与分类，并展示皮腔中单分子更窄光谱以研究本征振动性质。
2024-07-04 physics.chem-ph physics.optics
