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.
- M. Cogoni, B. D'Aguanno, L.N. Kuleshova, D.W.M. Hofmann. J. Chem. Phys. 134, 20, 204506 (2011)
- E.D. Sloan, C.A. Koh. Clathrate hydrates of natural gases. CRC Press (2007)
- J.D. Bernal, R.H. Fowler. J. Chem. Phys. 1, 515, 420 (1933)
- A.D. Fortes, I.G. Wood, J.P. Brodholt, L. Vocadlo. J. Chem. Phys. 119, 8, 4567 (2003)
- Р.К. Жданов, В.Р. Белослудов, Ю.Ю. Божко, О.С. Субботин, К.В. Гец. Письма в ЖЭТФ 108, 12, 821 (2018)
- R.M. Khusnutdinoff. Colloid J. 75, 6, 726 (2013)
- М.Б. Юнусов, Р.М. Хуснутдинов. Уч. зап. физ. фак-та Моск. ун-та 4, 2240702 (2022)
- J.H. Van-der Waals. Trans. Faraday Soc. 52, 184 (1956)
- Ф.А. Кузнецов, В.А. Истомин, Т.В. Родионова. Рос. хим. журн. 47, 3, 5 (2003)
- F. Su, C.L. Bray, B.O. Carter, G. Overend, C. Cropper, J.A. Iggo, A.I. Cooper. Adv. Mater. 21, 23, 2382 (2009)
- F. Takeuchi, M. Hiratsuka, R. Ohmura, S. Alavi, A.K. Sum, K. Yasuoka. J. Chem. Phys. 138, 12, 124504 (2013)
- А.Ю. Монаков, Ю.А. Дядин. Рос. хим. журн. 47, 3, 28 (2003)
- М.Б. Юнусов, Р.М. Хуснутдинов, А.В. Мокшин. ФТТ 63, 2, 308 (2021)
- M.B. Yunusov, R.M. Khusnutdinoff. J. Phys. Conf. Ser. 2270, 1, 012052 (2022)
- 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)
- J.F. Wright, F.M. Nixon, S.R. Dallimore. 4th Int. Conf. Gas Hydrates (2002)
- Z. Wang, L. Yang, R. Deng, Z. Yang. arXiv:1902.10914 (2019)
- K. Takeya, M. Tonouchi, K. Ohgaki. 6th Int. Conf. Hydrates (2008)
- K. Takeya, C. Zhang, I. Kawayama, H. Murakami, P.U. Jepsen, J. Chen, M. Tonouchi. Appl. Phys. Express 2, 12, 122303 (2009)
- S. Takeya, J.A. Ripmeester. 7th Int. Conf. Gas Hydrates (2011)
- K. Kobayashi. J. Phys. Chem. 87, 21, 4317 (1983)
- P. Hohenberg, W. Kohn. Phys. Rev. 136, 864 (1964)
- W. Kohn, L.J. Sham. Phys. Rev. 140, 4A, 1133 (1965)
- G. Kresse, J. Furthmuller. Phys. Rev. 54, 16, 11169 (1996)
- G. Kresse, D. Joubert. Phys. Rev. 59, 3, 1758 (1999)
- J.P. Perdew. Electronic Structures of Solids'91. Akademie Verlag (1991)
- J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof. Phys. Rev. Lett. 77, 18, 3865 (1996)
- P. Pulay. Chem. Phys. Lett. 73, 2, 393 (1980)
- Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Электродинамика сплошных сред. Физматлит, М. (2005)
- L. Sun, X. Zhao, Y. Li, P. Li, H. Sun, X. Cheng, W. Fan. J. Appl. Phys. 108, 9, 093519 (2010)
- 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.