Density functional theory based modeling of the corrosion on iron surfaces

• Autorzy: Nunomura N. , Sunada S.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie korozji na powierzchni żelaza w oparciu o teorię funkcjonału gęstości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In order to understand the first steps of the aqueous corrosion of iron, we have performed density functional theory (DFT) based calculations for water molecules and pre-covered oxygen on iron surface. The surface structure is modeled by iron atomic layer and vacuum region, and then oxygen atom and water molecules are displaced on the surface. Self consistent DFT calculations were performed using a numerical atomic orbital basis set and a norm-conserve pseudopotential method. According to our calculations, with increasing surface oxygen coverage, the iron surface is found to be not activated, which leads to a feeble adsorption of water molecules on iron surface. Our results show that the surface covered oxygen exerts an influence on the adsorption of water molecules on iron surface.

PL

W celu zrozumienia początkowych etapów korozji żelaza w środowisku wodnym wykonaliśmy obliczenia dla cząsteczek wody i powierzchni żelaza pokrytej tlenem przy użyciu teorii funkcjonału gęstości (DFT). Model struktury powierzchni zawiera warstwę atomów żelaza i obszar próżni, a następnie atomy tlenu i cząsteczki wody rozmieszczane na powierzchni. Obliczenia DFT wykonano w zastosowaniem bazy orbitali atomowych i metody pseudopotencjału zachowania normy (norm-conserve). Zgodnie z wynikami naszych obliczeń, ze wzrostem pokrycia powierzchni przez tlen, powierzchnia żelaza nie jest aktywowana, co prowadzi do słabej adsorpcji cząsteczek wody na powierzchni żelaza. Nasze wyniki wskazują, ze powierzchnia pokryta tlenem wywiera wpływ na adsorpcje cząsteczek wody na powierzchni żelaza.

Słowa kluczowe

EN

density functional theory; aqueous corrosion; iron surface; water molecules; oxygen

PL

teoria funkcjonału gęstości; korozja wodna; powierzchnia żelaza; cząsteczki wody; tlen

• 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: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 2
• Strony: 321--323
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Nunomura N.

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

autor

Sunada S.

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

Bibliografia

• [1] P. Błonski, A. Keijna, Surf. Sci. 601, 123 (2007).
• [2] M. H. J. Lo, T. Ziegler, J. Phys. Chem. C 111, 11012 (2007).
• [3] P. Błonski, A. Kiejna, J. Hafner, Surf. Sci. 590, 88 (2005).
• [4] M. Eder, K. Terakura, J. Hafner, Phys. Rev. B 64, 115426 (2001).
• [5] N. Todorova, M.J.S. Spencer, I. Yarovsky, Surf. Sci. 601, 665 (2007).
• [6] M. J. S. Spencer, N. Todorova, I. Yarovsky, Surf. Sci. 602, 1547 (2008).
• [7] W. Kohn, L. Sham, Phys. Rev. A 140, 1133 (1965).
• [8] J. M. Soler, E. Artacho, J. D. Gale, A. Garcia, J. Junquera, P. Ordejon, D. Sanchez- Portal, J. Phys. Condens. Matter 14, 2745 (2002).
• [9] N. Troullier, J. L. Martins, Phys. Rev. B 43, 1993 (1991).
• [10] J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996).
• [11] H. J. Monkhorst, J.D. Pack, Phys. Rev. B 13, 5188 (1976).
• [12] http://webelements.com/
• [13] F. D. Murnaghan, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 30, 244 (1944).