Dieses Protokoll befasst sich damit, wie gut empirische Potentialansätze auf die vernünftige Vorhersage struktureller und schwingungsbedingter Eigenschaften prototypisierter farbempfindlicher Solarzellensysteme zugeschnitten werden können. Dies ist wichtig, da die Berechnungskosten erstaunlich reduziert werden und die Möglichkeit besteht, verschiedene Stichprobenansätze zu verfolgen. Um eine molekulardynamische Simulation durchzuführen, öffnen Sie die DL_POLY Simulationssoftwaredatei und verwenden Sie das gut validierte Kraftfeld von Lopez, et al.
um die Raumtemperatur ionische Flüssigkeitkonfiguration über empirische Potenziale zu entspannen. Dann verwenden Sie das Matsui-Akaogi Kraftfeld einschließlich der Beweglichkeit der Titania im Entspannungsprozess, um Anatase zu modellieren. Um eine Geometrieoptimierung mit einem konjugierenden Gradientenminimierungs-Relativen Abschlussgradienten von 0,0001 durchzuführen, geben Sie in der Felddatei eine Optimierung für 15 Pikosekunden mit einem Zeitstopp in einer Femtosekunde bei 300 Kelvin in einem NVT-Ensemble an.
Um DL_POLY auf dem Terminal auszuführen, geben Sie DL_POLY ein. X.In der Steuerdatei, geben Sie Nose-Hoover für NVT an und entscheiden Sie sich für Positionsgeschwindigkeits-Trajektoje, die jede Femtosekunde druckt. Stellen Sie für die Anatase-Oberfläche sicher, dass sie entlang der x- und y-Laborachsen periodisch ist und auf die Raumtemperatur ionische Flüssigkeiten projiziert, wobei ein Paar paralleler Oberflächen mit einer x-Achse von 21 Angstroms und einer y-Achse von 21 Angstroms projiziert wird.
Stellen Sie sicher, dass das farbsensibilisierte Solarzellensystem mit einem expliziten Lösungsmittel aus 827 Atomen besteht. Für den Fall des Vakuolen sollte es 347 Atome im System geben. Wenden Sie in der Felddatei für Lennard-Jones-Parameter Lorentz-Berthelot-Kombinationsregeln an und geben Sie das arithmetische Mittel der Lennard-Jones Radien und das geometrische Mittel der Lennard-Jones-Brunnentiefen für die empirischen Kraftfelder im unteren Teil der Felddatei unter der Registerkarte "Nicht gebundene Interaktionen" ein.
Um die Elektrostatik mit großer Reichweite zu behandeln, wenden Sie die Ewald-Methode mit einer nicht gebundenen Cutoff-Länge von 10 Angstroms an und legen Sie den realen Raumzerfallsparameter für die Ewald-Methode in der Steuerdatei auf etwa 3,14 pro nicht gebundener Cutoff-Länge fest. Wählen Sie dann die Anzahl der Ewald-Wellenvektoren aus, um eine relative Toleranz in der Ewald-Auswertung von einem mal 10 bis zum negativen Fünftel innerhalb der Steuerdatei zu gewährleisten. Führen Sie eine Reihe potenzieller Energieauswertungen mit einer REVCON-Datei durch, die in Konfiguration umbenannt wurde, bis der Systemdruck in der Ausgabe innerhalb weniger Prozent konvergiert, um die nicht gebundene Cutoff-Länge auszuwählen.
Verwenden Sie aus der Verlaufsdatei die Python-Diatomgeschwindigkeit getrennt. py in der Klemme, um die einzelnen x-, y- und z-Geschwindigkeiten bei jedem Schritt zu extrahieren. Um die automatische Geschwindigkeitskorrelationsfunktion zu berechnen, verwenden Sie vacf151005.
und geben Sie classical_dye_autocore ein. in das Terminal. Die automatische Geschwindigkeitskorrelationsfunktion wird für alle Diatomeen berechnet.
Um die Spektren aus der molekularen Dynamik zu berechnen, verwenden Sie eine massengewichtete Fourier-Transformation der automatischen Korrelationsfunktion der Atomgeschwindigkeit des Farbstoffs, verwenden Sie Python MWPS. py und geben Sie run_all_4 ein. sh im Terminal.
Die massengewichteten Leistungsspektren werden berechnet. Um partielle Änderungssätze in der Raumtemperatur ionische Flüssigkeiten für imperiale potentialische molekulardynamische Basissimulation für den fertigen Vergleich gegeneinander zu bewerten, bereiten Sie eine Tabelle der Literaturladungen vor und geben Sie diese Tabelle in das Felddateiformat für DL-POLY ein. Um die Mulliken Raumtemperatur ionic Flüssigkeitsladungen zu berechnen, durchschnittlich über vier Punkte der ab-initio molekularen Dynamik Flugbahn, re-normalisieren und bereiten eine Tabelle der LiteraturLadungen und geben Sie die Tabelle in Felddateiformat für DL-POLY.
Um die EHT-Analyse durchzuführen, durchschnittlich über vier Punkte der ab-initio molekularen Dynamik-Trajektorie, wie im Softwarepaket für molekulare Betriebsumgebung implementiert. Normalisieren Sie die Stoltonie neu und bereiten Sie eine Tabelle der Literaturgebühren vor, und geben Sie das Feld in das Felddateiformat für DL-POLY ein. Hier werden repräsentative Bindungsmotive der vier verschiedenen Teilladungssätze nach 15 Pikosekunden molekularer Dynamik gezeigt.
Für die literaturabgeleitete Ladungen, wie gezeigt, kann eine prominente Wasserstoff-Bindungsinteraktion mit einem Oberflächenproton beobachtet werden. Die drei ab-initio molekularen Dynamik abgeleiteten Ladungssätze weisen jedoch keine so starke Coulombic-Wechselwirkung mit einem Oberflächenproton auf. Tatsächlich führt die geringere Größe der Teilladungen in der Literatur im Vergleich zu denen, die auf verschiedene Weise aus der ab-initio-Molekulardynamik entnommen wurden, zu einem geringeren Umfang der Ladungsabschirmung im Verhältnis zu den größeren Teilraumtemperaturionflüssigkeitsladungen.
Interessanterweise zeigt der von Mulliken abgeleitete Ladungssatz eine gewisse nachhaltige Verknickung des Farbstoffs, um eine prominente Wasserstoffbindung mit einem überbrückenden Sauerstoffatom an der Anatase-Oberfläche zu haben. Die bessere Qualitätsladung aus der ab-initio-Molekulardynamik führt zu realistischeren N719-Bindungsmotiven, die mit der PEV-basierten Born-Oppenheimer-Molekulardynamik mit Grimme-D3-Dispersion übereinstimmen. Die massengewichteten ab-initio molekularen Dynamik Geschwindigkeit AutoKorrelationsfunktion Spektralergebnisse zeigen einen Cluster von spektroskopischen Spitzen in 300 bis 400 Zentimeter Region.
Die Hauptspitzen der klassischen Spektren liegen bei 600 und 800 Zentimetern für die Literatur, 525 und 800 Zentimeter für die Mulliken-Ladungen, 675, 810 und 900 Zentimeter für die EHT-Ladungen und 650, 800 und 900 Zentimeter für den Hirshfeld-Ladesatz. Achten Sie darauf, die anfängliche Struktur der Geometrie der Titania in alle Richtungen zu überprüfen. Zur Optimierung kann das Kraftfeld verwendet werden, um das empirische Potenzial an Schwingungsspektren zu bewerten, wie es für die molekulare Dynamik vorhergesagt wird.
ab-initio Molekulardynamik ist eine effektive und vielversprechende Strategie. Der Einsatz molekularer Dynamik dürfte auch bei der Simulation von Dye-sensibilisierten Solarzellen-Prototypen wichtig sein.
