Propriétés structurales et électroniques d'agrégats CuOn (n=1-6) et du composé solide Cu2(OH)3(NO3) : une étude par la fonctionnelle de densité
Résumé
The structural and electronic properties of small CuO clusters, and the magnetic properties of copper hydroxonitrate, have been determined within the density functional theory (DFT) framework by means of ab initio molecular dynamics. The calculations on the clusters have been carried out within the local spin-polarized density approximation (LSDA) with use of a generalized gradient correction (GGA). The wavefunctions have been projected on a plane-wave basis set, combined with periodic boundary conditions. Ultrasoft pseudopotentials have also been used. The equilibrium geometries of the clusters --- experimentally unreachable --- have been first determined, both for neutral and anionic clusters, in two different spin states for each of them. Temperature effects have been taken into account with help of finite-temperature ab initio molecular dynamics simulations. A specific method has been developed to characterize the electronic properties of these clusters. A series of electronic structure calculations has been done on copper hydroxinitrate, for different supercell sizes. This time norm-conserving Troullier-Martins pseudopotentials have been used. The spin density within copper and oxygen atoms has been analysed for every system. The principles ruling its repartition have been determined, the magnetic-coupling constants have been tentatively evaluated, and the influence of the supercell size has been traced.
Les propriétés structurales et électroniques de petits agrégats CuO, d'une part, et les propriétés magnétiques de l'hydroxynitrate de cuivre, d'autre part, ont été déterminées dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de densité (DFT), à l'aide de la dynamique moléculaire ab initio. Les calculs concernant les agrégats ont été effectués dans l'approximation de densité locale polarisée en spin (LSDA), avec une correction de gradient généralisé (GGA). Les fonctions d'onde ont été projetées sur une base d'ondes planes associée à des conditions aux limites périodiques. Des pseudopotentiels de Vanderbilt ont été utilisés. Les géométries d'équilibre des agrégats, inaccessibles expérimentalement, ont tout d'abord été déterminées, à la fois pour des agrégats neutres et négativement chargés, dans deux états de spin différents pour chacun. Les effets de la température ont été pris en compte à l'aide de simulations de dynamique moléculaire ab initio à température finie. Une méthode spécifique a été développée pour caractériser les propriétés électroniques de ces agrégats. Une série de calculs de structure électronique a été menée sur l'hydroxynitrate de cuivre, pour différentes tailles de la cellule de simulation. Les calculs ont cette fois fait appel à des pseudopotentiels à norme conservée de Troullier-Martins. La densité de spin au niveau des atomes de cuivre et d'oxygène a été analysée pour chaque système étudié. Les principes gouvernant sa répartition ont été dégagés, une tentative d'évaluation des constantes de couplage a été effectuée et l'influence de la taille de la cellule a été considérée.
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