Density Functional Theory Study Of The Interaction Of Hydroxyl Groups With Iron Surface

• Autorzy: Nunomura N. , Sunada S.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0232

Warianty tytułu

PL

Badanie wzajemnego oddziaływania grup hydroksylowych na powierzchni żelaza za pomocą teorii funkcjonału gęstości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The electronic interaction of hydroxyl groups with Fe(100) surface is modelled using a density functional theory (DFT) approach. The adsorption energies and structures of possible adsorption sites are calculated. According to our calculations of the adsorption energies, the interaction between oxygen atom of OH species and surface iron atom is shown to be strong. It is likely to be due to the interaction of the lone-pair electrons of oxygen and the 3d orbital electrons of iron atom. At low coverage (0.25ML), the most favorable adsorption sites are found to be two-fold bridge sites, and the orientation of the O-H bond is tilted to the surface normal. Further, the adsorption energy is found to be decreasing with the increasing OH group coverage.

PL

Wzajemne oddziaływanie elektronowe grup hydroksylowych na powierzchni Fe(100) modelowano stosując metodę teorii funkcjonału gęstości (ang. density functional theory; DFT). Dokonano obliczeń energii adsorpcji oraz struktury potencjalnych centrów adsorpcji. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono, że pomiędzy atomem tlenu grupy OH, a powierzchnią atomu żelaza występuje silne oddziaływanie. Jest to prawdopodobnie spowodowane oddziaływaniem wolnej pary elektronowej tlenu z elektronami atomu żelaza na orbitalach 3d. Przy niskim poziomie pokrycia (0,25 ML), najbardziej uprzywilejowane centra aktywne stanowią podwójne pozycje mostkowe, a orientacja wiązania O-H jest prostopadła do powierzchni. Ponadto energia adsorpcji zmniejsza się wraz ze wzrostem ilości grup OH na powierzchni.

Słowa kluczowe

EN

density functional theory; hydroxyl groups; iron surface; adsorption energy

PL

teoria funkcjonału gęstości; grupy hydroksylowe; powierzchnia żelaza; energia adsorpcji

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 2A
• Strony: 931--933
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Nunomura N.

• Information Technology Center, University of Toyama, 3190 Gofuku, Toyama, Japan

autor

Sunada S.

• Graduate School of Science and Engineering for Research, University of Toyama, 3190 Gofuku, Toyama, Japan

Bibliografia

• [1] P. Błoński, A. Kiejna, J. Hafner, Surf. Sci. 590, 88 (2005).
• [2] M.H.J. Lo, T. Ziegler, J. Phys. Chem. C 111, 11012 (2007).
• [3] M. Eder, K. Terakura, J. Hafner, Phys. Rev. B 64, 115426 (2001).
• [4] F.D. Hung, J. Schwartz, S.L. Bernasek, Surf. Sci. 248, 332 (1991).
• [5] N. Nunomura, S. Sunada, Archives of Metallurgy and Materials 58, 2, 321 (2013).
• [6] J.P. Perdew, K. Burke and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996).
• [7] J.M. Soler, E. Artacho, J.D. Gale, A. Garcia, J. Junquera, P. Ordejon, D. Sanchez-Portal. J. Phys. Condens. Matter 14, 2745 (2002).
• [8] N. Troullier, J. L. Martins, Phys. Rev. B 43, 1993 (1991).
• [9] H.J. Monkhorst, J.D. Pack, Phys. Rev. B 13, 5188 (1976).
• [10] K. Momma, F. Izumi, J. Appl. Crystallogr. 44, 1272 (2011).

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.