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-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3、4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。