RG2

Crystal-space traveler

二维石墨烯异构体

二维六角蜂窝状石墨烯是打开二维材料世界大门的先驱材料,近二十年来一直是凝聚态物理,计算材料科学等领域的研究热点。从几何上来说,石墨烯可以存在众多丰富的同素异构体。在理论上,一些具有不同结构和功能的二维石墨烯异构体相继被人们提出,它们当中一些结构的片段或是晶体已经在实验上得到合成。这里,我们就以二维纯平的石墨烯异构体为例来展示RG2对于平面二维结构的搜索功能。从石墨烯及其低能量异构中可以学习到,二维石墨烯异构体中碳原子之间倾向于以sp2型共价键与周围碳原子形成3配位周期性网络。对应参数可设置为:

RANDMOD=0                                 #随机模式。

DIMENSION=2                                #设置二维搜索。

GID=1-80                                         #层群有80个。

LCPARA=6-16 6-16 0 90 90 30-150  #注意,第三个数字层厚设置为0

VACUSIZE=20

AELE= 6                                           #只有一种元素:碳。

AELENUM= 2-48                             #单层结构对称性弱,可用更多非等价原子。

ADDBONDLIST 6 6 6 6                  #每个碳原子与另外3个碳原子成键。

BONDANG[6]=120                         #sp2型共价键键角为120度。

BONDLEN[6][6]=1.426                    #-碳键长参考值约1.426

TMAT=1 0 0  0 1 0  0 0 0              #限制优化时只在ab平面内移动。

BONDLENTOLER=0.10                 #可选,键长平均容差。

BONDLENERRMAX=0.15             #可选,键长最大容差。

BONDANGTOLER=0.20                #可选,键角平均容差,一般比键长大。

BONDANGERRMAX=0.25            #可选,键角最大容差,一般比键长大。

ATOMNUM=4-500                          #可选,限制晶胞中的实际原子数。

BONDRINGMIN=5                         #可选,设置最小环为5,排除34环。


***为得到单原子层的平面二维结构,可以通过设置LCPARA在生成随机坐标时限制c方向厚度为0,同时设置原子移动向量附加矩阵TMAT=1 0 0 0 1 0  0 0 0来限制原子只能在ab平面内移动,使得所有原子的c坐标为相同的初始值(z=0);这样一来,整个结构从撒点到优化,都被限制在二维平面上。