Электронные и теплофизические свойства газовых гидратов: результаты моделирования из первых принципов
Российский научный фонд , РНФ, 19-12-00022
Юнусов М.Б.1, Хуснутдинов Р.М.1,2, Мокшин А.В.1,2
1Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань, Россия
2Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук, Ижевск, Россия
Email: mukhammadbek@mail.ru, khrm@mail.ru
Поступила в редакцию: 23 сентября 2020 г.
В окончательной редакции: 2 октября 2020 г.
Принята к печати: 2 октября 2020 г.
Выставление онлайн: 9 ноября 2020 г.
Представлены результаты ab initio молекулярно-динамического исследования электронных и теплофизических свойств гидрата метана с кубической структурой КС-I. Найдено хорошее согласие результатов моделирования для теплоемкости при постоянном объеме и плотности с экспериментальными данными. На основе анализа плотности электронных состояний определены температурные зависимости электронных свойств гидрата метана, включая уровень энергии Ферми, ширину и границы запрещенной зоны. Для пустого каркаса гидрата (водный клатратный каркас) рассчитаны спектры энергии электронов E( k) вдоль направлений M-X, X-, -M и -R. Установлено, что наличие молекул CH4 в водном клатрате приводит к увеличению энергии Ферми гидрата с 2.4 до 3.0 eV. Ключевые слова: ab initio вычисления, плотность электронных состояний.
- E.D. Sloan, C.A. Koh. Clathrate Hydrates of Natural Gases. 3rd rev. ed. CRC Press, Taylor \& Francis USA (2007)
- N.J. English, J.M.D. MacElroy. Chem. Eng. Sci. 121, 133 (2015)
- R.M. Khusnutdinoff, A.V. Mokshin. J. Non-Cryst. Solids 357, 1677 (2011)
- R.M. Khusnutdinoff, A.V. Mokshin. Physica A 391, 2842 (2012)
- Р.М. Хуснутдинов. Коллоид. журн. 75, 792 (2013)
- R.M. Khusnutdinoff, A.V. Mokshin. J. Cryst. Growth 524, 125182 (2019)
- Р.М. Хуснутдинов, А.В. Мокшин. Письма в ЖЭТФ 110, 551 (2019)
- R.M. Khusnutdinoff, A.V. Mokshin. ФТТ 62, 775 (2020)
- P. Guo, Y.-L. Qiu, L.-L. Li, Q. Luo, J.-F. Zhao, Y.-K. Pan. Chin. Phys. B 27, 043103 (2018)
- I.-M. Chou, A. Sharma, R.C. Burruss, J. Shu, H.-K. Mao, R.J. Hemley, A.F. Goncharov, L.A. Stern, S.H. Kirby. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 13484-7 (2000)
- M. Ota, K. Morohashi, Y. Abe, M. Watanabe, J.R.L. Smith, H. Inomata. Energy Convers. Manag. 46, 1680-91 (2005)
- M.E. Casco, J. Silvestre-Albero, A.J. Ramirez-Cuesta, F. Rey, J.L. Jorda, A. Bansode, A. Urakawa, I. Peral, M. Mart-Escandell, K. Kaneko, F. Rodri guez-Reinoso. Nature Commun. 6, 6432 (2015)
- G. Kresse, J. Hafner. Phys. Rev. B 47, 558 (1993)
- G. Kresse, J. Furthmuller. Phys. Rev. B 54, 11169 (1996)
- M. Stackelberg, H.R. Muller. Z. Elktrochem. 58, 25 (1954)
- L. Pauling, R.E. Marsh. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 38, 112 (1952)
- Ю.Ф. Макогон. Геология и полезные ископаемые Мирового океана. N 2, 5 (2010)
- W.F. Waite, L.A. Stern, S.H. Kirby, W.J. Winters, D.H. Mason. Geophys. J. Int. 169, 767 (2007)
- В.И. Истомин, В.С. Якушев. Газовые гидраты в природных условиях. Недра, М. (1992)
- Н. Ашкрофт, Н. Мермин. Физика твердого тела ( в двух томах). Мир, М. (1979)
- Z. Wang, L. Yang, R. Deng, Z. Yang. arXiv: 1902.10914v1 (2019)
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.