Quando devo usar os parâmetros de rede obtidos computacionalmente e experimentalmente?
Tenho tentado simular as propriedades do Bi 2 Se 3 . Mas os parâmetros de rede dados no projeto de materiais (que acredito serem obtidos computacionalmente) são inconsistentes com os dados experimentais, ou seja, a = 4,18976606 (projeto de materiais), a = 0,413 (grafeno hq). Mesmo o gap, que acredito ser de 0,3 eV para a estrutura em massa, é diferente no Projeto de Materiais (0,54 eV).
Então, quando devo usar o parâmetro de rede obtido computacionalmente? Além disso, qual é a razão para essa diferença? O que fazer se não houver dados experimentais disponíveis?
Obrigado,
Respostas
Darei uma resposta rápida com base na minha experiência, mas normalmente você deseja usar o parâmetro de rede calculado. A razão para isso é que, do contrário, você induz a tensão em sua célula computada, mas em geral isso é um sinal de alerta de qualquer maneira. Você realmente deseja que seu parâmetro de rede calculado corresponda, se possível, o que pode envolver o uso de um funcional diferente ou mesmo coisas como correções DFT + U.
Na verdade, não tenho certeza de nenhuma circunstância em que você queira usar a constante de rede experimental sobre a calculada. Talvez alguém possa listar um motivo. Também tenha em mente que a constante de rede experimental é considerada em algumas condições experimentais, que não são representadas no cálculo (geometria congelada, 0K, etc).
Para responder diretamente sobre os dados do Projeto de Materiais, sou um membro da equipe, então talvez eu possa lançar alguma luz.
Materiais Dados computados do projeto são gerados atualmente usando uma técnica conhecida como Teoria do Funcional da Densidade (DFT) com o funcional de correlação de troca PBE. Isso resulta em algumas diferenças bem compreendidas e sistemáticas do experimento. Normalmente, isso significa que nossos parâmetros de rede computados superestimarão os parâmetros de rede experimentais em 2-3% em média. Observe que os materiais em camadas (qualquer material onde a ligação de van der Waals pode ser significativa) terão erros maiores em sua distância entre camadas. Finalmente, observe que esses parâmetros de rede estão nominalmente em 0 K e não levam em consideração a expansão térmica.
Observe que os parâmetros de rede no projeto de materiais são freqüentemente fornecidos como sua célula primitiva, se você quiser os parâmetros de rede convencionais, certifique-se de baixar o arquivo CIF na configuração "convencional".
Os intervalos de banda serão sistematicamente subestimados em um grande grau ao usar PBE (consulte nossa documentação ). O acoplamento spin-órbita também não está incluído. As estruturas de banda eletrônica no Projeto de Materiais são mais úteis para ver as formas das bandas e o caráter da lacuna (por exemplo, indireta, direta, entre quais pontos de simetria, etc.), a magnitude absoluta das lacunas de banda são úteis apenas para tendências entre diferentes materiais.
Melhores técnicas computacionais podem dar resultados com erros sistemáticos menores, e estamos constantemente avaliando o uso de algumas dessas técnicas melhores com o Projeto de Materiais. A compensação aqui é que o projeto de materiais tenta calcular propriedades para 100.000 materiais e, portanto, usar essas técnicas melhores nem sempre é possível devido ao seu custo computacional.
Nesse contexto, para responder à pergunta "qual devo usar?", A pergunta depende de para que você deseja usá-lo. Se você quiser saber o valor "verdadeiro", sempre adie para difração de raios-X de alta qualidade (tendo em mente que o valor experimental pode ser afetado pela cepa crescida, impurezas, temperatura a que a medição é feita e outros fatores) . No entanto, se você quiser fazer cálculos adicionais com PBE, geralmente é mais fácil começar a partir da geometria calculada anteriormente. A geometria computada também é útil para examinar diferenças entre materiais (por exemplo, composição variável) e também para materiais onde dados experimentais de alta qualidade não foram adquiridos.
Da mesma forma, para o intervalo de banda, eu sempre preferiria o valor experimental, mas é claro que também existem questões experimentais; experimentalmente, o gap óptico é geralmente o que é medido (por exemplo, via fotoluminescência), pode haver níveis de defeito, efeitos de temperatura finitos, efeitos excitônicos, dopagem não intencional, mudanças de Moss-Burstein, etc., você pode estar medindo apenas o gap direto, enquanto computacionalmente, você está prevendo a lacuna fundamental (estritamente falando, a "lacuna de Kohn Sham" usando o DFT tradicional, que é outro ponto muito importante, mas sutil). Portanto, não há resposta fácil para qual é melhor. A imagem computacional pode fornecer uma imagem melhor de como um material primitivo hipotético pode se comportar, mas normalmente é mais útil para tendências e comparações entre materiais semelhantes.
Espero que isto ajude! Fico feliz em responder a outras perguntas.
Tenho que discordar da resposta de @Tristan.
A difração de raios-X, tanto em pó quanto em monocristal, possui precisão e qualidade (equipamento e software) suficientes para fornecer valores experimentais muito bons e reais.
É sabido que muito poucas aproximações DFT (métodos, funcional, pseudopotencial, conjunto de base, etc.) fornecem bons valores de rede. E quando dissemos bom , queremos dizer concordar com os experimentais (aliás, um dos caminhos para testar os resultados da sua simulação é comparando com os experimentais).
Portanto, meu conselho é sempre usar dados de medições experimentais. Nesse caso, a partir de arquivos CIF depositados.