Вышедшие номера
Ab initio моделирование диэлектрических и оптических свойств льдов Ih, III и решеток гидратов sI, sH
Российский научный фонд, Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами», 22- 22-00508
Юнусов М.Б. 1, Хуснутдинов Р.М.1,2
1Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань, Россия
2Удмуртский федеральный научный центр УрО РАН, Ижевск, Россия
Email: mukhammadbek@mail.ru
Поступила в редакцию: 2 ноября 2022 г.
В окончательной редакции: 16 ноября 2022 г.
Принята к печати: 16 ноября 2022 г.
Выставление онлайн: 27 декабря 2022 г.

Представлены результаты расчета диэлектрических и оптических характеристик твердых полиморфных фаз воды - льдов Ih, III и решеток гидратов sI, sH. Рассчитаны статические диэлектрические тензоры εik и комплексные частотно-зависимые тензоры εik(ω) для данных материалов. Показано, что в плане оптических свойств кристаллические решетки Ih, III и sH являются одноосными, для них совпадают компоненты тензора εxx(ω) и εyy(ω), а решетка гидрата sI является изотропной. На основе рассчитанных частотно-зависимых диэлектрических функций ε'ik(ω) и ε''ik(ω) получены важные оптические характеристики: отражение R(ω), поглощение a(ω), функция потерь L(ω), показатели преломления n(ω) и k(ω). При сопоставлении диэлектрических и оптических спектров решеток sI и sH с известными спектрами для гидрата метана sI, обнаружено уширение спектров в направлении высоких энергий. Для незаполненного гидрата sI обнаружен пик отражения при энергии 17.3 eV, появление которого связано с изменением электронной структуры кристалла в отсутствие молекулы метана. Получено качественное согласие спектров отражения R(ω) и функций ε'ik(ω), ε''ik(ω), рассчитанных методом квантовомеханического моделирования, с экспериментальными данными спектроскопии гексагонального и аморфного льдов. Ключевые слова: лед, гидрат, диэлектрический тензор, оптические функции.
  1. M. Cogoni, B. D'Aguanno, L.N. Kuleshova, D.W.M. Hofmann. J. Chem. Phys. 134, 20, 204506 (2011)
  2. E.D. Sloan, C.A. Koh. Clathrate hydrates of natural gases. CRC Press (2007)
  3. J.D. Bernal, R.H. Fowler. J. Chem. Phys. 1, 515, 420 (1933)
  4. A.D. Fortes, I.G. Wood, J.P. Brodholt, L. Vocadlo. J. Chem. Phys. 119, 8, 4567 (2003)
  5. Р.К. Жданов, В.Р. Белослудов, Ю.Ю. Божко, О.С. Субботин, К.В. Гец. Письма в ЖЭТФ 108, 12, 821 (2018)
  6. R.M. Khusnutdinoff. Colloid J. 75, 6, 726 (2013)
  7. М.Б. Юнусов, Р.М. Хуснутдинов. Уч. зап. физ. фак-та Моск. ун-та 4, 2240702 (2022)
  8. J.H. Van-der Waals. Trans. Faraday Soc. 52, 184 (1956)
  9. Ф.А. Кузнецов, В.А. Истомин, Т.В. Родионова. Рос. хим. журн. 47, 3, 5 (2003)
  10. F. Su, C.L. Bray, B.O. Carter, G. Overend, C. Cropper, J.A. Iggo, A.I. Cooper. Adv. Mater. 21, 23, 2382 (2009)
  11. F. Takeuchi, M. Hiratsuka, R. Ohmura, S. Alavi, A.K. Sum, K. Yasuoka. J. Chem. Phys. 138, 12, 124504 (2013)
  12. А.Ю. Монаков, Ю.А. Дядин. Рос. хим. журн. 47, 3, 28 (2003)
  13. М.Б. Юнусов, Р.М. Хуснутдинов, А.В. Мокшин. ФТТ 63, 2, 308 (2021)
  14. M.B. Yunusov, R.M. Khusnutdinoff. J. Phys. Conf. Ser. 2270, 1, 012052 (2022)
  15. J.E. Jing, K. Chen, M. Deng, Q.X. Zhao, X.H. Luo, G.H. Tu, M. Wang. J. Asian Earth Sci. 171, 201 (2019)
  16. J.F. Wright, F.M. Nixon, S.R. Dallimore. 4th Int. Conf. Gas Hydrates (2002)
  17. Z. Wang, L. Yang, R. Deng, Z. Yang. arXiv:1902.10914 (2019)
  18. K. Takeya, M. Tonouchi, K. Ohgaki. 6th Int. Conf. Hydrates (2008)
  19. K. Takeya, C. Zhang, I. Kawayama, H. Murakami, P.U. Jepsen, J. Chen, M. Tonouchi. Appl. Phys. Express 2, 12, 122303 (2009)
  20. S. Takeya, J.A. Ripmeester. 7th Int. Conf. Gas Hydrates (2011)
  21. K. Kobayashi. J. Phys. Chem. 87, 21, 4317 (1983)
  22. P. Hohenberg, W. Kohn. Phys. Rev. 136, 864 (1964)
  23. W. Kohn, L.J. Sham. Phys. Rev. 140, 4A, 1133 (1965)
  24. G. Kresse, J. Furthmuller. Phys. Rev. 54, 16, 11169 (1996)
  25. G. Kresse, D. Joubert. Phys. Rev. 59, 3, 1758 (1999)
  26. J.P. Perdew. Electronic Structures of Solids'91. Akademie Verlag (1991)
  27. J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof. Phys. Rev. Lett. 77, 18, 3865 (1996)
  28. P. Pulay. Chem. Phys. Lett. 73, 2, 393 (1980)
  29. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Электродинамика сплошных сред. Физматлит, М. (2005)
  30. L. Sun, X. Zhao, Y. Li, P. Li, H. Sun, X. Cheng, W. Fan. J. Appl. Phys. 108, 9, 093519 (2010)
  31. P.Y. Yu, M. Cardona. Fundamentals of Semiconductors. Springer (1996)

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.