随着科学技术水平的提高,越来越多的二维层状材料被人们制备出来;在制备二维层状材料的众多方法中,自下而上的自组装生长法可能因基底,温度,压强等实验条件的不同而制备出不同的异构体材料,是晶体结构预测工作中值得关注的一个重要方面。这里,我们就以搜索可能的磷烯异构体为例来展示RG2程序的层状材料搜索功能。我们可以先从实验上已经制备得到的黑磷烯和蓝磷烯结构中学习到磷原子的几何成键特征,并写出相应的RG2输入文件。从黑磷烯和蓝磷烯的晶体结构中可以学习到,磷原子之间倾向于以sp3杂货轨道形成3配位共价键,键长键角大致为2.2Å和115°;因此,这一案例中的搜索参数可设置为:
RANDMOD=0 #随机模式。
DIMENSION=2 #设置二维搜索,会自动采用层群。
GID=1-80 #层群有80个。
LCPARA=6-16
6-16 5 90 90 30-150 #DIMENSION=2时第3个数字表示层厚,同时c垂直于ab平面,所以对应的两个角度为90度。
VACUSIZE=15 #可选,真空层厚度。
AELE=
15 #只有一种元素:磷。
AELENUM=
1-15 #层群对称性弱,可使用更多非等价原子。
ADDBONDLIST
15 15 15 15 #每个磷原子与另外3个磷原子成键。
BONDANG[15]=109 #sp3型共价键的键角参考值为109度。
BONDLEN[15][15]=2.2 #磷-磷键长的参考值为2.2 Å。
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。
二维搜索的开关是DIMENSION=2,同时要注意晶格LCPARA的设置,RG2中默认二维结构平面在ab平面,此时c值表示层厚,同时要设置ab与c垂直。另外,真空层厚度VACUSIZE为可选参数,默认值为12 Å,其与LCPARA的第三个参数(对应于c)之和即为实际的c基矢长度。