Dynamical Quantum Processes of Molecular Beams at Surfaces: Dissociative Adsorption of Hydrogen on Metal Surfaces
由于计算机能力的提高和有效算法的发展，现在可以将分子束解离吸附的高维量子动力学计算与可靠的从头计算势能面（PES）结合起来。本文简要地介绍了最近对H_2/Cu（111）体系和H_2/Pd（100）体系的两个研究实例。在H_2/Cu（111）体系中，吸附受到明显的能垒的阻碍;在H_2/Pd（100）体系中，存在活化和非活化的吸附途径。结合H_2/Cu（111）实验结果，讨论了侧表面波纹对隧穿和经典区粘附几率的影响以及附加平行动量的作用。对于H_2/Pd（100）体系，粘滞几率随动能的增加而降低，这通常归因于一种前驱机制，可以用动力转向来解释。此外，旋转的吸附和解吸动力学的影响进行了研究。
1996-03-05 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
Free energy landscape of dissociative adsorption of methane on ideal and defected graphene from ab initio simulations
我们研究了甲烷在石墨烯表面的解离吸附。自由能分布，其中包括不同步骤的反应的活化能，计算从约束从头分子动力学。在300 K时，反应势垒远低于实验测得的气态甲烷的键离解能，表明石墨烯表面对甲烷的分解起催化作用.另一方面，势垒仍然比镍表面高得多。因此，甲烷解离在镍上以比在石墨烯上更高的速率发生。该反应是从前体气体生长石墨烯的先决条件。因此，第一单层的生长应该是快速和有效的过程，而随后的层以减小的速率和更可控的方式生长。缺陷也可能影响反应能量学。这是显而易见的，从我们的结果，其中简单的缺陷（斯通-威尔士缺陷和氮取代）导致不同的自由能景观在解离和吸附的过程中的步骤。
2018-02-12 cond-mat.mtrl-sci
H_2 Dissociative Adsorption at the Armchair Edges of Graphite
我们调查和讨论氢在石墨片的边缘，特别是扶手椅边缘的行为。我们基于密度泛函理论的计算结果表明，与锯齿形边缘相反[cf.，E-J冲浪Sci.纳米技术2（2004）77]，无论取向如何，在扶手椅边缘都存在阻碍H_2解离的活化势垒。一旦它们被解离吸附在扶手椅边缘，我们发现，将H从扶手椅边缘的吸附位点解吸是非常困难的。此外，我们还发现，与我们先前的结论一致，日本物理学会72（2003）1867]，我们不太可能在普通石墨片之间找到完整的H_2。
2004-08-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Non-adiabatic effects during the dissociative adsorption of O2 at Ag(111)? A first-principles divide and conquer study
我们研究的气体表面动力学的O2在Ag（111）与特定的目标，以解开电子非绝热效应是否有助于实验建立的惰性的表面相对于氧气的吸收。我们采用第一性原理分而治之的方法的基础上广泛的密度泛函理论映射的绝热势能面（PES）沿六个O2分子的自由度。随后使用神经网络将该网格数据插值为连续表示。从该PES表示可获得力的低计算成本允许足够大数量的分子动力学轨迹以定量地确定在该表面处的非常低的初始解离粘附系数。这些绝热计算已经产生了接近散射实验数据的离解几率。我们的分析表明，这种低反应性是由大的能量势垒超过1.1 eV非常接近表面。不幸的是，这些绝热PES特性使得解离粘附相对于O2-Ag（111）相互作用中潜在的自旋或电荷非绝热性相当不敏感。我们相应地属性之间的剩余偏差的计算和测量的解离概率主要是未解决的实验问题，相对于表面缺陷。
2012-01-26 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Effect of the cluster size in modeling the H_2 desorption and dissociative adsorption on Si(001)
采用密度泛函理论结合从头计算赝势方法，研究了Si（001）上H_2解离吸附和缔合脱附的热力学性质与Si_9H_12、Si_15H_16和Si_21H_20团簇尺寸的关系.与采用相同赝势和高质量平面波基组的五层板计算结果进行了比较。几个交换相关泛函。我们的分析表明，较小的集群通常高估的活化能和反应能。然而，发现Si_（21）H_（20）团簇预测了反应能量，其E_{a} ^{des}=56 +- 3 kcal/mol（2.4 +- 0.1 eV），合理地接近（尽管仍然不同）从板计算获得的结果。在计算的活化能的差异进行了讨论，团簇的效率来描述清洁的Si（001）-2x1表面的属性。
1998-11-03 cond-mat.mtrl-sci
CO$_2$ Dissociative Sticking on Cu(110)
Instituto de Física Rosario (IFIR), CONICET-UNR（罗萨里奥物理研究所 (IFIR)，阿根廷国家科学研究委员会-罗萨里奥国立大学）；Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura, Universidad Nacional de Rosario（罗萨里奥国立大学理、工及测量学院）
研究CO₂在Cu(110)表面解离过程，通过理论计算揭示高能CO₂解离引发的表面畸变及其对氧覆盖度的影响。
2025-12-26 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Dissociative Adsorption of Molecules on Graphene and Silicene
研究了H $_2$、O $_2$、CO、H $_2$ O和OH分子与石墨烯和硅烯空位缺陷的相互作用。裸露空位周围的原子重新构造，并产生特定的化学活性位点。虽然H $_2$、O $_2$和CO在原始石墨烯和硅烯上都保持完整，但当这些分子被置于这些化学活性位点和成核中心附近时，它们可以解离用于氢化和氧化。由解离分子的组成原子在缺陷位点处的悬挂键的饱和引起电子和磁性的显著修改。我们分析了解离的机制，揭示了周围的主机原子与解离分子的协同作用，以降低解离所需的能量障碍。H $_2$ O和OH的解离受到高能势垒的阻碍。我们的研究表明，石墨烯和硅烯可以通过创建单空位的网格来功能化，其中特定的分子可以解离，而其他一些分子可以被钉扎。
2014-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
The Adsorption of H2O on TiO2 and SnO2(110) Studied by First-Principles Calculations
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算和赝势方法研究了H $_2$ O在TiO $_2$和SnO $_2$（110）表面的吸附能.对具有周期边界条件的平板系统进行了原子位置的全松弛，研究了全覆盖和半覆盖的情况。分子和解离（H $_2$ O $\rightarrow$ OH $^-$ + H $^+$）的吸附处理，并津贴是由松弛的吸附物种的不对称配置。发现TiO $_2$和SnO $_2$的非对称解离构型是最稳定的。对称的分子吸附的配置是不稳定的对称性降低，并从完全解离的配置分开，最多一个非常小的能量障碍。计算的TiO $_2$和SnO $_2$的解离吸附能与热脱附实验的结果符合较好。计算的总的和局部的电子态密度的解离和分子吸附的配置和它们与实验UPS光谱的关系进行了讨论。
1995-08-24 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
Ab initio Quantum and ab initio Molecular Dynamics of the Dissociative Adsorption of Hydrogen on Pd(100)
用从头算量子动力学和从头算分子动力学方法研究了氢在Pd（100）表面的解离吸附。将所有氢自由度视为动力学坐标意味着高维数，并且需要数千个轨迹的统计平均值。一个有效和准确的治疗，这样广泛的统计，实现在两个步骤：在第一步中，我们评估的从头算势能面（PES），并确定一个分析表示。然后，在一个独立的第二步动力学计算上的PES的解析表示进行。因此，解离动力学的研究没有任何重要的假设，除了波恩-奥本海默近似，无论如何采用时，密度泛函理论计算进行。从头算分子动力学进行了比较，详细的量子动力学计算完全相同的从头算PES。讨论了粘滞几率随动能变化时的量子振荡现象。它们对初始条件的对称性非常敏感。在低动能时，粘附主要受转向效应的影响，这一点用经典轨迹加以说明。转向效应取决于分子的动能，而不取决于分子的质量。零点效应导致量子和经典计算的粘附概率之间的强烈差异。粘附概率的入射角的依赖关系进行了分析，它被发现是在良好的协议与实验数据。结果表明，结合高维动力学计算的势能面的确定，其中考虑到所有相关的自由度，导致氢在过渡金属表面的解离动力学的详细了解。
1997-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of ammonia at GaN(0001) surface in the mixed ammonia/hydrogen ambient - a summary of ab initio data
用从头计算方法研究了氨在NH3/NH2/H覆盖的GaN（0001）表面的吸附。NH_3/NH_2/H部分覆盖的GaN（0001）表面的整个位形空间被划分为不同的费米能级钉扎区：Ga断键态（主要裸露表面）（I区），VBM（NH_2和H覆盖表面）（II区）和CBM（NH_3覆盖表面）（III区）。广泛的从头计算表明，电子计数规则（ECR）的有效性，所有的混合覆盖，为接壤这三个区域。吸附进行了分析，使用新确定的依赖性的吸附能在表面上的电荷转移。对于区域I和II，氨以解离吸附，对于大部分空位，氨分解成H吸附原子和HN2自由基，而对于高覆盖度，氨吸附是分子吸附。根据最近发表的理论，解离吸附能强烈地依赖于表面（钉扎）和本体（未钉扎）的费米能级，而分子吸附能仅由与表面的键合决定。分子吸附由与表面共价键合的能量决定。氨吸附在区域III（费米能级钉扎在CBM）导致不稳定的配置，分子和解离这是解释的事实，镓断裂的键位点被双重占据的电子。吸附的氨将8个电子带到表面，需要将电子从Ga断裂键态转移到费米能级，这是能量昂贵的过程。氨在氢覆盖位点的吸附导致在表面产生NH2自由基和H2分子逃逸。过程能量接近0.12 eV，因此不大，但是由于氢分子的逃逸，逆过程是不可能的。
2014-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Titanium-decorated carbon nanotubes: a potential high-capacity hydrogen storage medium
我们报告的第一性原理研究，这表明，一个单一的钛原子涂覆在单壁纳米管（SWNT）绑定到四个氢分子。第一个H $_2$吸附是解离的，没有能量障碍，而其他三个吸附是分子的显着延长的H-H键。在高钛覆盖率，我们表明，单壁碳纳米管可以强烈吸附高达8重量%的氢。该系统是相当稳定的，并表现出关联解吸加热时，可逆存储的要求。这些结果推进了我们对氢在纳米结构中解离吸附的基本理解，并提出了更好的存储和催化材料的新途径。
2005-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Six-Dimensional Quantum Dynamics of Adsorption and Desorption of H_2 at Pd(100): No Need for a Molecular Precursor Adsorption State
采用从头计算势能面对H_2/Pd（100）体系的解离吸附和缔合脱附进行了六维量子动力学计算。我们专注于转向机制中的旋转效应，这是负责的粘附概率与动能的初始下降。此外，空间效应进行了简要讨论。
1996-03-05 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
The electric field as a novel switch for uptake/release of hydrogen storage in nitrogen doped graphene
氮掺杂石墨烯最近被合成，并且据报道是在垂直施加的电场（F）下用于氢解离吸附的催化剂。本文利用密度泛函理论研究了在垂直电场存在和不存在的情况下，H原子在N掺杂石墨烯上的扩散.我们证明，外加电场可以显着促进氮掺杂石墨烯上的氢分子的结合，通过解离吸附和表面上的扩散。通过去除外加场，可以有效地释放被吸收的H原子。我们的理论计算表明，N掺杂石墨烯是一种很有前途的储氢材料，具有可逆的氢吸附/脱附，其中施加的电场可以作为摄取/释放过程的开关。
2011-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Energy of adsorption at semiconducting surfaces with Fermi level differently pinned -- ab initio study
结果表明，在半导体表面的吸附能关键取决于电荷转移到或从吸附物种。对于没有电荷转移的过程，如闭壳层体系的分子吸附，吸附能仅由成键决定。在涉及电荷转移的情况下，例如开壳层系统，如金属原子或解离分子，对于不同钉扎的费米能级，能量达到不同的值。对氨在氢覆盖的GAN（0001）上吸附的DFT模拟证实了这些预测：分子吸附与覆盖率无关，而解离过程能量变化几个电子伏。
2013-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Computational Study of Water Adsorption and Dissociative Mechanisms Impacting g-C3N4's Optical and Electronic Properties
Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；NOMATEN Centre of Excellence, National Centre for Nuclear Research（国家核研究中心NOMATEN卓越中心）；Institute of Theoretical Physics, Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院理论物理研究所）；Institute of Physics Ministry of Science and Education Republic of Azerbaijan（阿塞拜疆共和国教育与科学部物理研究所）；University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）
本研究采用DFT、SCC-DFTB及ReaxFF模拟，探究水吸附对g-C3N4纳米片性质的影响，发现水分解为HO和O可显著提升其光吸收与电导，凸显其水分解应用潜力。
2026-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption and Diffusion of F2 molecules on Pristine Graphene
采用第一性原理计算研究了F2分子在石墨烯上的吸附和扩散。对于F2从气相中的分子状态扩散到石墨烯表面的解离吸附状态，确定了动力学势垒，这解释了石墨烯在室温下在分子F2中的惰性，以及在较高温度下与F2的反应性。研究了F2分子在石墨烯表面的扩散过程，确定了F2分子沿最佳扩散路径的能垒，有助于理解氟代石墨烯的高稳定性。
2018-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Dissociative Electron Attachment on Metal Surfaces: The Case of HCl$^-$ on Au(111)
本文利用嵌入式EOM-EA-CCSD与DFT相结合的方法研究HCl在Au(111)上的解离吸附，发现吸附后HCl$^-$因电荷离域而成为稳定束缚阴离子，解离能显著降低，为等离激元催化通过束缚阴离子态进行提供了理论依据。
2024-08-12 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Cysteine and cystine adsorption on FeS$_{2}$(100)
黄铁矿（FeS $_{2}$）是地球上最丰富的金属硫化物。由于其反应活性和催化活性，黄铁矿已在各种研究领域，如表面科学，地球化学和生物化学。重要的是，天然铁硫簇通常由铁硫蛋白的半胱氨酰配体配位。本文采用基于密度泛函理论的电子结构计算和Raman光谱测量研究了L-半胱氨酸及其氧化二聚体L-胱氨酸在FeS $_{2}$表面的吸附。我们的计算表明，缺硫的表面起着重要的作用，半胱氨酸和胱氨酸的吸附。在硫空位上的巯基吸附，解离吸附被发现是积极有利的分子吸附相比。此外，计算表明，在真空条件下，胱氨酸吸附在缺陷表面上，S-Fe键的形成是积极有利的分子吸附相比。拉曼光谱测量表明，胱氨酸分子的形成通过S-S键的黄铁矿表面在水溶液中。我们的研究结果可能对早期地球矿物表面的化学演化和铁硫蛋白的起源有影响，铁硫蛋白被认为是最古老的蛋白质家族之一。
2017-12-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Six-Dimensional Quantum Dynamics of Adsorption and Desorption of H_2 at Pd(100): Steering and Steric Effects
我们报告的第一个六维量子动力学计算的解离吸附和缔合脱附。利用由密度泛函理论计算得到的势能面，我们证明了H_2/Pd（100）体系中粘附几率随动能增加而降低的动力学转向现象。此外，我们研究了氢分子的旋转运动和取向对吸附和脱附的影响。
1995-07-12 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
High-dimensional quantum dynamics of adsorption and desorption of H$_2$ at Cu(111)
我们对氢在Cu（111）上的解离吸附和缔合脱附进行了高维量子动力学计算。势能面（PES）是由密度泛函理论计算。两个制度的动力学发现，在低能量的粘附是由最小的能量势垒，在高能量的势垒高度的分布。实验结果是很好地再现定性，但也确定了一些定量的差异。
1994-11-22 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
Atomistic simulations of surface reactions in ultra-high-temperature ceramics: O2, H2O and CO adsorption and dissociation on ZrB2 (0001) surfaces
了解表面反应性在许多领域都至关重要，从多相催化到材料氧化和腐蚀。为了研究航空航天零部件中ZrB 2在恶劣环境下的表面反应，采用密度泛函理论和轻推弹性带方法对Zr和B表面的化学活性进行了预测和比较。特别是O2，CO和H2O的吸附，解离和扩散进行了广泛的研究，通过计算表面吸附能和反应途径。我们发现，O2的解离吸附占主导地位的ZrB 2表面的反应性，而H2O和CO的解离是弱活性的Zr-表面上，甚至更少激活B-终止的。重要的是，我们发现O2和H2O的反应可以在B表面引发强的表面重构。因此，我们的工作提供了显着的见解不同的吸附和反应机制的ZrB 2表面。
2021-01-18 cond-mat.mtrl-sci
A Relativistic DFT Study of Water Adsorption on delta-Plutonium (111) Surface
用标量相对论DFT-GGA方法研究了水在δ-Plu（111）面上的分子态和解离态吸附。在分子状态下，水在一个几乎平躺的方向上在一个单倍的协调的顶部网站的物理吸附。水1b 1轨道和Pu-6d轨道的相互作用提供了水在表面上的稳定性，这意味着Pu-5 f电子保持化学惰性。共吸附的情况下，部分解离和完全解离的产品在三重空心网站产生化学吸附，再加上褶皱的表面层和离域的Pu-5 f电子和形成强离子键。
2009-02-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Halogen adsorption and reaction with Bi$_2$(Se,Te)$_3$ and Bi/Bi$_2$(Se,Te)$_3$
Bi $_2$ Se $_2$和Bi $_2$ Te $_3$以及这些覆盖有Bi膜的相同表面在超高真空中暴露于Br $_2$和Cl $_2$。低能电子衍射（LEED）和低能离子散射（LEIS）被用来研究卤素暴露前后的表面组成。结果发现，Br $_2$弱化学吸附到Se或Te-终止的清洁表面和光退火去除吸附物恢复完整的表面。相反，卤素解离吸附到覆盖有额外的双层Bi的表面上，具有p掺杂效应。在130°C下退火这些卤素覆盖的表面导致Bi原子被化学蚀刻掉，并且表面恢复为Se或Te终止。这项工作显示了如何卤素吸附和反应可以用来修改这些材料的表面终止。
2018-06-17 cond-mat.mtrl-sci
First principles modeling of oxygen adsorption on LaMnO3 (001) surface
我们提出并讨论了原子和分子氧在固体氧化物燃料电池阴极模型材料LaMnO 3（001）表面的吸附和扩散的从头算DFT平面波超原电池计算结果。从气相中的O2分子的解离吸附是积极有利的表面Mn离子，即使在无缺陷的表面上。吸附的O离子的表面迁移能被发现是相当高的，1.6 eV。我们预测，吸附的O原子可以渗透到电极的第一平面时，更多的移动表面氧空位（迁移能为0.69 eV）的方法，O离子强烈结合到表面Mn离子。从头算热力学预测，在典型的SOFC工作温度（~1200 K）下，吸附有氧原子的MnO 2（001）表面在很宽的氧气压力范围内（高于10^2 atm）是最稳定的。
2008-02-04 cond-mat.mtrl-sci
A density functional study of molecular oxygen adsorption and reaction barrier on Pu (100) surface
用广义梯度近似的密度泛函理论研究了氧分子在Pu（100）表面的吸附。解离吸附与层交替自旋排列的钚层被发现是积极更有利的分子吸附相比。Hor 2方法桥网站没有自旋极化被发现的最高的化学吸附网站的能量为8.787 eV之间的所有情况下研究。第二高的化学吸附能为8.236 eV，是中心位置处的自旋极化Hor 2或Ver方法。包含自旋极化影响的化学吸附过程显着，非自旋极化的化学吸附能量通常高于自旋极化的能量。我们还发现，5 f电子更本地化的自旋极化的情况下相比，非自旋极化的同行。O-Pu键的离子部分起重要作用，而Pu 5 f-O 2 p杂化作用较弱。此外，氧的吸附将5 f能带的顶部推离费米能级更远，表明5 f轨道进一步成键的可能性可能更小。除间隙位外，功函数由于氧的吸附而增大。
2004-08-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Adsorption and dissociation of O$_{2}$ at Be(0001): First-principles prediction of an energy barrier on the adiabatic potential energy surface
采用广义梯度近似下的密度泛函理论和超原胞方法研究了O $_{2}$分子在Be（0001）表面的吸附和解离.物理和化学吸附的分子前体状态被确定为沿平行和垂直的通道，分别。结果表明，HH-Z（定义见正文）通道是O $_{2}$分子化学吸附的最稳定通道。研究了这种最稳定的化学吸附分子态的电子和磁性，结果表明电子在自旋分辨反键$π^{\ast}$分子轨道和表面Be $sp$态之间来回转移.还示出了分子-金属键中的不同共价量。通过计算绝热势能面确定了O $_{2}$的解离过程，发现T-Y通道是O $_{2}$解离吸附的最稳定通道.值得注意的是，我们预测，不同于其他简单的$sp$金属表面，如Al（111）和Mg（0001），\textit{adiabatic}的解离过程中的O $_{2}$在Be（0001）是一个激活的类型与一个相当大的能量障碍。
2008-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the Interface Chemistry between HCN and Cosmic Silicates by the Interplay of Infrared Spectroscopy and Quantum Chemical Modeling
本研究结合低温红外光谱与周期性DFT模拟，表征了HCN在宇宙硅酸盐镁橄榄石不同晶面的吸附特征，通过非线性拟合解卷积光谱并推断样品形貌，为无机表面吸附物红外光谱表征提供通用方法。
2024-09-12 astro-ph.GA cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of organic molecules at the TiO2(110) surface: the effect of van der Waals interactions
了解有机分子与TiO 2表面的相互作用对于广泛的技术应用非常重要。虽然密度泛函理论（DFT）计算可以提供有关这些相互作用的有价值的见解，传统的DFT方法与本地交换相关泛函遭受非键范德华（vdW）相互作用的描述差。我们在这里研究的贡献vdW力的小有机分子（甲烷，甲醇，甲酸和甘氨酸）与TiO 2（110）表面的相互作用，基于DFT计算与optB 88-vdW功能。在标准广义梯度近似（GGA-PBE）下得到了不同构型的吸附几何构型和吸附能。我们发现，optB 88-vdW始终提供较短的表面吸附物到表面的距离和略强的相互作用比PBE弱（物理吸附）的吸附模式。在强烈吸附（化学吸附）的分子的情况下，这两个泛函给出类似的结果的吸附几何形状，也类似的值的相对能量之间的不同的化学吸附模式为每个分子。特别是这两个功能预测，解离吸附比分子吸附甲醇，甲酸和甘氨酸更有利，在一般协议与实验。从这两个泛函得到的离解能也非常相似，表明VDW相互作用不影响表面去质子化的热力学。然而，optB 88-vdW总是预测比PBE更强的吸附。甲醇吸附能与从Redhead程序升温脱附数据分析获得的值的比较表明，optB 88-vdW显着高估的吸附强度，虽然我们警告这种比较中涉及的不确定性。
2014-09-25 cond-mat.mtrl-sci
A transferable prediction model of molecular adsorption on metals based on adsorbate and substrate properties
表面吸附是催化、环境、能源、医药等领域的基础过程之一。发展一个能在几分钟内有效预测结合能的吸附模型一直是表面和界面科学的一个长期目标。该解决方案一直难以捉摸，因为识别各种组合物、结构和环境的吸附能的内在决定因素是不平凡的。我们介绍了一个新的和灵活的模型来预测吸附能的金属基板。该模型是基于容易计算，基板和吸附质的固有特性。它是使用基于探针分子的第一性原理计算的机器学习来参数化的（例如，H $_2$ O，CO $_2$，O $_2$，N $_2$）吸附到一系列纯金属基底上。该模型预测的计算解离吸附能的金属表面的相关系数为0.93和平均绝对误差为0.77 eV的大数据库的分子吸附能提供的\textit{Catalysis-Hub.org}，其中有一个范围为15 eV。由于该模型是基于预先计算的量，它提供了吸附能的近瞬时估计，它是足够准确的，以消除约90%的候选人在筛选研究的新的吸附质。该模型，因此，显着提高了目前的努力，以确定新的分子涂层在许多应用研究领域。
2022-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The CH3SH molecule deposited on Cu(111) and deprotonation
我们首次证明了当甲硫醇吸附在规则的Cu（111）表面上时，解离结构比完整的结构更稳定。计算结果表明，在低温下，甲烷乙烷在Cu（111）表面的吸附倾向于在规则的Cu（111）表面的顶部位置。随着温度的升高，S-H键断裂并且甲硫醇盐有利于中空位点。在缺陷Cu（111）表面上，解离构型仍然比非解离构型更稳定.计算结果表明，虽然铜和金都是贵金属，但甲硫醇在Cu（111）衬底上的吸附稳定性几乎与在Au（111）衬底上的相反。
2007-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption and desorption of hydrogen at nonpolar GaN(1-100) surfaces: Kinetics and impact on surface vibrational and electronic properties
利用表面电子能谱结合密度泛函理论（DFT）计算研究了氢在非极性GAN（1-100）表面的吸附及其对电子和振动性质的影响.对于表面介导的H2解离和随后的H吸附，必须克服0.55 eV的能垒。计算的动力学表面相图表明，该反应在低压和低温下受到动力学阻碍。在较高的温度从头算热力学表明，H-自由表面是积极的青睐。为了验证这些理论预测实验在室温下，并在高真空条件下进行。结果表明，分子氢在GAN（1-100）表面上没有解离吸附.只有活化的原子氢原子附着在表面上。在820 K以上的温度下，附着的氢被解吸。吸附的氢原子饱和镓和氮表面原子的悬挂键，并导致Ga-N表面二聚体屈曲的反转。在H覆盖的表面上的Ga-H和N-H振动模式的签名已被实验确定，并与表面声子模式的DFT计算符合得很好。理论和实验都表明，H的吸附导致清洁GAN（1-100）表面的占据和未占据的带隙内电子态的去除，并使表面向上的能带弯曲减小0.4eV。后一种机制大大减少了表面电子耗尽。
2017-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Bulk and surface structure of the clean and adsorbate-covered decagonal Al-Co-Ni quasicrystal
我们回顾了我们在十次对称Al-Co-Ni准晶表面上的Al吸附实验，并提出了基于直径为20 μ m、对称性为$\bar{10}2m$、周期为8 μ m的基本Al-Co团簇结构模型的吸附计算模拟。这个团簇是$τ^2$ -Al $_{13}$ Co $_4$的结构单元，通过一系列微小的变化，可以导出十次对称Al-Co-Ni稳定区的相结构。用于十边形Al $_{70}$ Co $_{15}$ Ni $_{15}$的模型是具有两层周期性（4 π）并且没有化学或结构无序的理想化模型。我们发现，该模型的体积和表面性质与实验符合得很好。我们的Al吸附的分子动力学模拟再现实验结果，并表明，通过改变吸附层的热弛豫速率，可以实现各种不同的表面形貌。我们还介绍了我们最近的实验上解离吸附的氧的十边形表面。
2008-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Density functional theory study of Na at Al(111) and O at Ru(0001)
密度泛函理论成功地描述了原子在表面上的吸附，并且基于最近使用梯度校正的计算，已经表明它也很好地描述了分子在表面上的解离吸附-无可否认，然而，表面反应的数据库仍然有点小。在本文中，密度泛函理论计算的权力证明了两个不同的吸附系统，即一个具有强正电吸附质[Na上Al（111）]和一个具有强负电吸附质[O上Ru（0001）]的调查。在每种情况下，新的迄今未预料到的吸附物相已被理论预测：对于Na在Al（111）的“四层”表面合金的稳定性被确定，而对于O在Ru（0001）的预测，（1 × 1）-O吸附层的形成应该是可能的，这意味着1/2的表观饱和覆盖度是由于动力学阻碍。
1996-03-04 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
First-principles modeling of oxygen interaction with SrTiO3(001) surface: Comparative density-functional LCAO and plane-wave study
采用基于密度泛函理论的大规模第一性原理计算，采用两种不同的基组方法（原子轨道和平面波基组），研究了原子氧和分子氧在无缺陷SrTiO 3（001）表面（SrO和TiO 2封端）上的能量、几何结构、电荷重新分布和迁移.这两种方法预测大量的原子O吸附在氧表面离子和相邻的金属离子之间的桥位置的结合能。强化学吸附是由表面分子过氧化物离子的形成引起的。相比之下，中性分子的吸附能要小得多，约为0.25 eV。即使在0 K下，解离分子吸附在能量上也是不利的.吸附的O原子沿（001）方向迁移，其迁移活化能约为1eV，远大于表面氧空位的迁移活化能（0.14eV）。因此，表面O空位控制遇到吸附的O原子和氧渗透到表面，这是ABO3型钙钛矿的许多应用的限制步骤，包括电阻式氧传感器、渗透陶瓷膜和燃料电池技术。
2010-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of Water Dissociation on $α$-Al$_{2}$O$_{3}$$(1\bar{1}02)$: Theory and Experiment
水与$α$ -氧化铝（即$α$-Al $_{2}$ O $_{3}$）表面的相互作用在各种应用中是重要的，并且是水与环境中丰富的铝硅酸盐相相互作用的有用模型.尽管其重要性，水与$α$ -Al $_{2}$ O $_{3}$表面而不是$(0001)$的相互作用的研究是非常有限的。在这里，我们表征的相互作用的水（D $_{2}$ O）与一个定义良好的$α$ -Al $_{2}$ O $_{3}$ $(1\bar{1}02)$表面在超高真空实验，使用程序升温脱附和表面特定的振动光谱，并在理论上，使用平板密度泛函理论计算。这种结合的方法使得有可能证明，水吸附只发生在一个单一的明确的表面位置（所谓的1-4配置），并在这个网站的分子和解离吸附形式之间的障碍是非常低的：0.06电子伏特。OD拉伸振动的子集平行于该解离坐标，因此预期相对于未耦合的谐振子被移位到低频。为了量化这种效应，我们沿着解离坐标求解振动薛定谔方程，发现基频红移超过1,500 cm $^{\text{-1}}$。在这个模型的上下文中，在中等温度下，我们进一步发现，表面氘核的一部分可能是离域的：解离和分子吸收状态不再是可区分的。
2017-11-13 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Composition, structure, and stability of the rutile TiO_2(110) surface: oxygen depletion, hydroxylation, hydrogen migration and water adsorption
用密度泛函理论结合热力学方法，计算了金红石型TiO_2（110）表面在有限温度和压力下与周围气相平衡时的最低能量结构和组成的相图。考虑了氧、氢和水分子与气相的交换。特别注意的是收敛的横向系统的大小和板厚方面的所有计算。此外，半局部密度泛函描述的能量约化表面的可靠性进行了严格的评估。对于环境条件下的表面被发现是完全覆盖的分子吸附水。在低覆盖度下，在单个孤立水分子的极限下，分子吸附和解离吸附变得能量简并。氧空位形成于强还原性的贫氧环境中。然而，已经在稍微更温和的条件下，它表明，从表面去除全部TiO_2单元是化学上优选的。与最近的实验观察相一致，进一步证实，即使在极富氢的环境下，表面也不能完全羟基化，但只能达到约0.6-0.7单层的氢的最大覆盖率。最后，迁移路径的计算强烈表明，氢更倾向于扩散到散装解吸从表面进入气相。
2009-02-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Fingerprints of energy dissipation for exothermic surface chemical reactions: O$_2$ on Pd(100)
本文采用第一性原理计算了O $_2$在Pd（100）处的吸附系数，以评估声子能量耗散对该动力学参数的影响。为此，我们增加了六维势能面（PES）的动态模拟表示分子的自由度与各种有效帐户的表面流动性。在比较流行的冻结表面的方法，发现能量耗散定性地影响所计算的粘附曲线。在广义朗之万振子（GLO）模型的水平上，我们取得了良好的协议与实验数据。同样的协议是基于两个不同的半局域密度泛函理论泛函的PES。模拟粘附曲线的这种稳健性不延伸到潜在的吸附机制，其主要是直接解离一个功能或分子捕获的其他。完全不同的吸附机制，从而导致相当相似的粘附曲线，同意同样好的实验数据。这突出了普遍做法的危险性，即从这种放热表面反应的测量粘附数据的简单指纹中提取相应的机械细节。
2015-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Shapes for maximal coverage for two-dimensional random sequential adsorption
研究了各种颗粒形状的随机顺序吸附，以确定颗粒各向异性对饱和随机堆积的影响。对于所有测试的颗粒，存在最佳的各向异性水平，其最大化饱和填充分数。据发现，来自二聚体的磁盘的凹形状给出的包装分数为0.5833，这是相媲美的最大包装分数的椭球体和spherecylinders和高于任何其他研究的形状。讨论为什么这种形状是如此有利于随机顺序吸附。
2015-08-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Screening and understanding Li adsorption on 2-dimensional metallic materials by learning physics
二维（2D）材料作为锂离子电池（LIB）中可能的电极受到相当大的关注，尽管仍需要对Li吸附行为的更深入理解以及材料空间的广泛筛选。在这项工作中，我们建立了一个高通量的筛选方案，结合了学习的相互作用。首先，利用密度泛函理论和图卷积网络计算了一小组二维金属材料的最小Li吸附能。然后使用该数据来找到最小Li吸附能对电离势、2D金属的功函数和Li+与衬底之间的耦合能的总和的依赖性。我们的研究结果表明，元素性质和密度的变化是最相关的耦合功能。为了说明这种方法的适用性，该模型被用来表明，一些氟化物和铬的氧化物是潜在的高电压材料的吸附能< -7 eV，和发现的物理被用作设计原则，以提高锂吸附能力的石墨烯。与纯数据驱动的模型相比，这种物理驱动的方法具有更高的准确性和可移植性。
2020-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Monolayer Adsorption of Noble Gases on Graphene
我们报告了我们的研究结果上的惰性气体，如氩，氪和氙的石墨烯片上的吸附，使用大正则蒙特卡罗（GCMC）模拟。我们计算了每个吸附质的二维气液临界温度，导致公平的协议与理论预测和实验值的气体在石墨上。我们确定了单分子膜的不同相，并绘制了相图。我们发现了氪，氩和氙的二维无公度固相，氪的二维公度固相。
2016-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Potential Energy Surface for H_2 Dissociation over Pd(100)
采用密度泛函理论和全势能线性缀加平面波（FP-LAPW）方法研究了H_2在Pd（100）表面解离吸附的势能面。几个解离途径被确定有一个消失的能量障碍。一个显着的势能依赖于“侧手翻”旋转的分子轴被发现。计算的PES显示没有迹象表明存在的前体状态在前面的表面。这两个结果都表明，操纵效应决定了所观察到的H_2分子低能粘附系数的降低。结果表明，PES的拓扑结构与H（s）-Pd（d）共价相互作用对H_2分子取向的依赖性有关。
1995-11-02 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
Adsorption of Helium atoms on two-dimensional substrates
氦的吸附现象的研究开始于几十年前，发现石墨作为研究物理吸附单层膜的均匀基底。特别地，发现石墨上的氦单原子层表现出非常丰富的相图。本文采用密度泛函理论和Born-Oppenheimer近似研究了氦原子在石墨烯和硅烯衬底上的吸附现象。从第一性原理出发，考虑了氦-衬底和氦-氦相互作用。吸附单分子膜的振动特性已被用来探讨系统的稳定性。这种方法再现描述的稳定性的氦单层石墨烯计算的量子蒙特卡罗（QMC）模拟低和高覆盖率的情况下，结果。然而，对于中等覆盖度值，由于缺乏氦零点运动，与QMC结果存在差异。
2016-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of silicon on Au(110): an ordered two dimensional surface alloy
我们报道了二维Si/Au（110）表面合金形成的实验证据。在这项研究中，我们使用了扫描隧道显微镜，低能电子衍射，俄歇电子能谱和从头计算的基础上密度泛函理论的组合。在保持高于共晶温度的Au（110）衬底上生长硅的亚单层之后，观察到高度有序和稳定的Si-Au表面合金。
2013-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Properties of random sequential adsorption of generalized dimers
采用随机顺序吸附算法，对二维和三维平坦均匀空间中由两个完全相同、相对移动的球体构成的颗粒的饱和随机堆积进行了数值研究。球心之间的移动范围为0.0 - 8.0球直径。数值模拟允许确定随机顺序吸附动力学，饱和随机覆盖率以及可用的表面函数和密度自相关函数。
2014-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Random sequential adsorption model of damage and crack accumulation: Exact one-dimensional results
对随机序贯吸附模型进行了修正，使之能描述损伤和裂纹的累积。物体沉积的排除（对于受损区域形成）不是针对整个物体，如在标准RSA中，而是仅针对受损区域或裂纹起始的初始点（或更高维度的缺陷）。该模型的一维变量被精确求解。
2008-04-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Random sequential adsorption of trimers and hexamers
采用随机顺序吸附（RSA）算法，对由相同球体构建的三聚体和六聚体的吸附进行了数值研究。颗粒被吸附在一个二维的，平坦的和均匀的表面上。数值模拟允许建立最大的随机覆盖率，RSA动力学以及可用表面功能（ASF），这是至关重要的确定实验获得的吸附过程的动力学。此外，测量了密度自相关函数。所有的结果进行了比较与以前的结果获得的球体，二聚体和四聚体。
2013-09-26 cond-mat.mtrl-sci
MoSSe Janus monolayer as a promising two dimensional material for NO2 and NO gas sensor applications
利用密度泛函理论研究了过渡金属二硫属化合物基JanusMoSSe单分子膜对H2S、NH3、NO2和NO有毒气体的气敏机理。原始和缺陷包括MoSSe层被认为是吸附研究的主体材料。研究了三种类型的缺陷（i）钼空位、（ii）硒空位和（iii）硫/硒空位，以了解它们对这些气体分子的电子性质和传感的影响。通过计算缺陷的形成能来预测这些缺陷的稳定性，发现硒空位是最稳定的缺陷。从吸附能、垂直高度、电荷差密度、Bader电荷分析、电子和磁性等方面对气体分子的吸附进行了评价。H_2S、NH_3、NO_2和NO分子在Janus MoSSe单分子膜上的最大吸附能分别为~-0.156eV、-0.203eV、-0.252eV和-0.117eV。硒和硫/硒缺陷显著改善了气体分子的感测。NO2气体分子解离并在含硒和硫/硒缺陷的MoSSe Janus单层中形成氧掺杂的NO吸附。含MoSSe层的Se和S/Se缺陷的吸附能值分别为~ -3.360eV和-3.404eV。此外，NO2分子的吸附诱导约1 μ/B的磁矩。相反，NO分子在硒和硫/硒缺陷的表面上表现出化学吸附，包括Janus MoSSe单层，而H2S和NH3分子表现出物理吸附，其吸附能分别在-0.146至-0.238 eV和-0.140至-0.281 eV的范围内。H_2S、NH_3、NO_2和NO分子在原始和缺陷单分子膜上的吸附表明，硒和硫/硒空位缺陷对NO…
2018-12-20 cond-mat.mtrl-sci
In a search for a shape maximizing packing fraction for two-dimensional random sequential adsorption
随机顺序吸附（RSA）的各种二维对象进行了研究，以找到一个形状，最大限度地饱和填充分数。这项调查是在我们以前的论文中开始的[Cievila et al.，Phys.Chem.Chem.Phys.17，24376（2015）]，其中研究了平滑二聚体的密排堆积。在这里，这种形状与平滑的$n$ -聚体，spherocylinders和椭圆形进行比较。发现所研究形状中最高的填充分数是$0.58405 \pm 0.0001$，并且是针对长轴与短轴比为$1.85$的椭圆获得的，这也是所研究形状中最大的各向异性。
2016-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Role of the Adsorption of Alkali Cations on Ultrathin $n$-Layers of Two-dimensional Perovskites
本研究通过DFT-D3计算，探究碱金属阳离子对二维钙钛矿超薄膜表面缺陷的钝化作用，为提升光伏材料稳定性提供理论依据。
2024-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsically patterned two-dimensional materials for selective adsorption of molecules and nanoclusters
二维（2D）材料已经被广泛地研究为单层1-5、垂直或横向异质结构6-8。为了实现功能化，单层通常使用软光刻图案化并选择性地用分子9、10装饰。在这里，我们展示了一个家庭的二维材料，本质上是图案的增长。我们证明，单层PtSe 2可以生长在Pt衬底上的形式的三角形图案的交替1 T和1H相。此外，我们表明，在单层的铜衬底上生长的CuSe，应变弛豫导致具有均匀尺寸的三角形纳米孔的周期性图案。不同物种的吸附在优选的图案网站也实现了，表明这些材料可以作为模板的分子或纳米团簇的选择性自组装，以及为功能化的同一基板与两个不同的物种。
2020-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Donor-acceptor co-adsorption ratio controls structure and electronic properties of two-dimensional alkali-organic networks on Ag(100)
结合实验和理论，详细研究了供电子碱金属原子和电子受体分子TCNQ（7，7，8，8-tetracyanoquinodimethane）在Ag（100）表面的共吸附效应.几个共吸附相，其特征在于通过扫描隧道显微镜，低能电子衍射，和软X-射线光电子能谱学。定量的结构数据，获得了使用垂直入射X射线驻波（NIXSW）测量和比较的结果，密度泛函理论（DFT）计算，使用几种不同的方法的色散校正。一般来说，理论和实验之间取得了良好的协议的定量结构，虽然预测的碱金属原子的高度是具有挑战性的一些方法。吸附结构敏感地依赖于分子-金属电荷转移和长程色散力的相互作用，这是由碱金属原子和TCNQ之间的组成比控制。K和Cs之间的原子大小的巨大差异对稳定性的影响可以忽略不计，而将K：TCNQ的比率从1：4增加到1：1导致分子-金属相互作用强度减弱，有利于二维碱-有机网络内的更强的离子键。预测功函数对碱供体-TCNQ受体共吸附比的强烈依赖性。
2023-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Effect of molecular rotation and concentration on the adsorption of pentacene molecules on two-dimensional monolayer transition metal dichalcogenides
该研究通过第一性原理计算，探究并五苯分子在四种单层TMD基底上的浓度和取向效应，发现PEN/MoSe$_2$存在浓度依赖的II型-I型带隙转变。
2023-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption and Diffusion of Pt and Au on the Stoichiometric and Reduced TiO2 Rutile (110) Surfaces
采用第一性原理赝势方法研究了Pt和Au原子在TiO 2金红石（110）表面的吸附和迁移. Pt和Au的行为类似于（i）最有利的吸附位点，这被认为是在化学计量和还原表面上的中空和取代位点，分别，（ii）在表面还原时，它们的结合能大幅增加（约1.7 eV），以及（iii）在化学计量表面上，它们的低迁移势垒接近0.15 eV。另一方面，Pt与两个表面的结合更强（约2 eV）。在化学计量比表面上，Pt的迁移模式预计是一维的，这主要是受与O原子的相互作用。金的迁移预计是二维的，金-钛相互作用发挥更重要的作用。在还原表面上，Pt扩散的迁移势垒显著大于Au。
2004-12-16 cond-mat.mtrl-sci
