*メタノール/Pt(111)界面 [#e837ceb0]
*ギ酸/Pt(111)界面 [#e837ceb0]
- 目次
#Contents
- はじめに~
このチュートリアルではPt(111)(3x3)表面に吸着したギ酸（HCOOH）を用いて吸着分子の電子状態解析を行ってみます。
**COOP解析 [#w60a6db8]
先ずはメタノール（CH3OH）の例に習ってCOOP解析を行ってみましょう。
CH3OHと同様、以下のようなディレクトリを作って解析を行います。
HCOOH/ Pt111/ Total/
***SCF計算 [#r0567a88]
-吸着系の入力ファイル（Total/nfinp_scf）
#
# HCOOH on Pt
#
WF_OPT DAV
RESTART WF
NTYP 4
NATM 50
GMAX 6.0
GMAXP 20.0
KPOINT_MESH 4 4 1
MIX_ALPHA 0.1
SMEARING MP
WIDTH 0.02
EDELTA 1.D-12
NEG 312
&CELL
15.935782493970 0.000000000000 0.000000000000
-7.967891246985 13.800792468961 0.000000000000
0.000000000000 0.000000000000 65.057559603672
&END
&ATOMIC_SPECIES
Pt 195.084 pot.Pt_pbe1
H 1.00784 pot.H_lda1
C 12.0107 pot.C_pbe1
O 15.9994 pot.O_pbe1
&END
&ATOMIC_COORDINATES CARTESIAN
1.43567732 4.600140294 6.10475286 1 1 3
-1.019065195 4.624689171 5.857173494 1 1 4
3.0756294 4.586456613 4.427052102 1 1 4
2.03803335 4.591588513 8.099132233 1 1 2
-1.534173104 4.627656965 3.976451582 1 1 2
-0.086016271 -0.042200324 0.044010394 1 1 1
5.26381258 -0.038387626 0.030723612 1 1 1
10.56230117 -0.000603769 0.027505143 1 1 1
-2.758320371 4.601916944 0.093474669 1 1 1
2.576646493 4.59762654 0.262440287 1 1 1
7.95056584 4.595320326 0.013798568 1 1 1
-5.378578257 9.194079461 0.055657821 1 1 1
-0.088979228 9.230710077 0.047760476 1 1 1
5.267242252 9.228699424 0.025886203 1 1 1
-0.034840642 3.072596765 -4.229167714 1 1 1
5.24190277 3.064267924 -4.262347331 1 1 1
10.57963521 3.050127323 -4.369316667 1 1 1
-2.715145319 7.657180479 -4.323209807 1 1 1
2.601322899 7.634724119 -4.24403245 1 1 1
7.920197145 7.657919172 -4.337253934 1 1 1
-5.365019877 12.25175084 -4.331511517 1 1 1
-0.045023956 12.25341089 -4.366162449 1 1 1
5.264789305 12.25629012 -4.370792171 1 1 1
-0.024325335 -3.094778776 -8.652450572 1 1 1
5.279805521 -3.084389667 -8.635520455 1 1 1
10.59286948 -3.099067559 -8.631548628 1 1 1
-2.679244623 1.514286524 -8.624145939 1 1 1
2.615142823 1.521212926 -8.580046272 1 1 1
7.908122707 1.51834364 -8.627616167 1 1 1
-5.34421163 6.107489912 -8.634859957 1 1 1
-0.026017177 6.106482574 -8.569653196 1 1 1
5.266447852 6.110028928 -8.588145744 1 1 1
0 0 -12.91455262 1 0 1
5.272344031 0 -12.91455262 1 0 1
10.54468806 0 -12.91455262 1 0 1
-2.636172016 4.565983867 -12.91455262 1 0 1
2.636172016 4.565983867 -12.91455262 1 0 1
7.908516047 4.565983867 -12.91455262 1 0 1
-5.272344031 9.131967737 -12.91455262 1 0 1
0 9.131967737 -12.91455262 1 0 1
5.272344031 9.131967737 -12.91455262 1 0 1
0 3.043989246 -17.2194035 1 0 1
5.272344031 3.043989246 -17.2194035 1 0 1
10.54468806 3.043989246 -17.2194035 1 0 1
-2.636172016 7.609973113 -17.2194035 1 0 1
2.636172016 7.609973113 -17.2194035 1 0 1
7.908516047 7.609973113 -17.2194035 1 0 1
-5.272344031 12.17595698 -17.2194035 1 0 1
0 12.17595698 -17.2194035 1 0 1
5.272344031 12.17595698 -17.2194035 1 0 1
&END
&ESM
BOUNDARY_CONDITION BARE
&END
この入力ファイルを元にしてHCOOHとPt111について同様にSCF計算を実行します。~
***COOP解析 [#dff0a259]
次に``Total/nfinp_coop``を作成し
TASK COOP
および
&COOP
KPDOSMO_MOL1 16
KATM_MOL1 5
KLMTA_MOL1 31
KPDOSMO_SUB 296
KATM_SUB 45
KLMTA_SUB 900
WFN_MOL1 ../HCOOH/zaj.data
WFN_SUB ../Pt111/zaj.data
&END
を追加してSTATEを実行します。coop*.dataが作成できたことを確認してcoop_analysisを実行します。
今の系について分子軌道の数を振って試したところ、HCOOHの場合、分子軌道としてはLUMOまで取れば良いことが分かりましたので、そのようにnfcoop.dataを作成しcoop_analysisを実行します。
-nfcoop.data
1 : KSPIN
10 : KNV3
10 16 5 31 : NPDOSMO1 KPDOSMO1 KATM1 KLMTA_1
0 0 0 0 : NPDOSMO2 KPDOSMO2 KATM2 KLMTA_2
296 296 45 900 : NPDOSMO3 KPDOSMO3 KATM3 KLMTA_3
-15.00 5.00 0.10 2001 : EMIN EMAX EWIDTH NPDOSE
COOP解析を実行し得られたHOMOおよびLUMOのCOOPとPDOSを以下に示します。
#ref(http://www-cp.prec.eng.osaka-u.ac.jp/puki_state/graph/coop2_Pt111-HCOOH.png, size=10%)
#ref(http://www-cp.prec.eng.osaka-u.ac.jp/puki_state/graph/pdos_Pt111-HCOOH.png, size=10%)
***差電荷解析 [#n3157ff1]
さらに電子状態について知見を得るために差電荷の計算をしてみましょう。
各サブディレクトリで``nfinp_scf``をコピーして``nfinp_chg``を作り以下の行を挿入します。
TASK PRTRHO
&PLOT
FORMAT XSF
&END
各ディレクトリで実行すると``nfchgt_r.xsf``が生成されます。
先ずTotal/nfchgt_r.xsfをVESTAで読み込みます。
#ref(http://www-cp.prec.eng.osaka-u.ac.jp/puki_state/graph/drho1.png,5%)
ツールバーでEdit>Volumeric dataを選択しHCOOHとPt111の電荷密度（nfchgt_r.xsf）をimportします。
#ref(http://www-cp.prec.eng.osaka-u.ac.jp/puki_state/graph/drho6.png,5%)
Boundaryを調整します。
#ref(http://www-cp.prec.eng.osaka-u.ac.jp/puki_state/graph/drho7.png,5%)
Propertyでisosurfaceの値を適当に調節し、色を変えてやると最終的に以下のような図を作ることができます。
#ref(http://www-cp.prec.eng.osaka-u.ac.jp/puki_state/graph/drho_hcooh.png,center,5%)
赤が部分が電荷の増えた部分、青い部分が電荷の減った部分で、HCOOHの酸素と白金原子の間では電荷が減り、なおかつ節ができていることが分かり、反結合的相互作用が生じていることが分かります。
一方、OHと白金の間には電荷の増加が見られ、これはLUMOと基板の状態の間に結合的相互作用に由来するものと考えることができます。これはCOOP解析とも整合する結果となっていると考えられます。
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