Antiferromagnetic exchange interactions from hybrid density functional theory

A hybrid theory which combines the full nonlocal ¿exact¿ exchange interaction with the local spin-density approximation of density-functional theory is shown to lead to marked improvement in the description of antiferromagnetically coupled systems. Semiquantitative agreement with experiment is found for the magnitude of the coupling constant in La2CuO4, KNiF3, and K2NiF4. The magnitude of the unpaired spin population on the metal site is in excellent agreement with experiment for La2CuO4.

Electronic structure and properties of AlN

The electronic structure of the wurtzite-type phase of aluminum nitride has been investigated by means of periodic ab initio Hartree-Fock calculations. The binding energy, lattice parameters (a,c), and the internal coordinate (u) have been calculated. All structural parameters are in excellent agreement with the experimental data. The electronic structure and bonding in AlN are analyzed by means of density-of-states projections and electron-density maps. The calculated values of the bulk modulus, its pressure derivative, the optical-phonon frequencies at the center of the Brillouin zone, and the full set of elastic constants are in good agreement with the experimental data.

A formulação ab-initio da segunda lei da termodinâmica

This paper deals with Carathédory's formulation of the second law of thermodynamics. The material is presented in a didatical way, which allows a second year undergraduate student to follow the formalism. An application is made to an ideal gas with two independent variables. A criticism to Carnot formulation of the second law and an investigation of the historical origins of the Carathéodory formalism are also presented.

Estudo da geometria da uréia por métodos ab initio e simulação computacional de líquidos

A study was carried out on the urea geometries using ab initio calculation and Monte Carlo computational simulation of liquids. The ab initio calculated results showed that urea has a non-planar conformation in the gas phase in which the hydrogen atoms are out of the plane formed by the heavy atoms. Free energies associated to the rotation of the amino groups of urea in water were obtained using the Monte Carlo method in which the thermodynamic perturbation theory is implemented. The magnitude of the free energy obtained from this simulation did not permit us to conclude that urea is non-planar in water.

Cálculo ab initio de intensidades Raman dinâmicas utilizando a teoria da resposta linear

In this paper a methodology for the computation of Raman scattering cross-sections and depolarization ratios within the Placzek Polarizability Theory is described. The polarizability gradients are derived from the values of the dynamic polarizabilities computed at the excitation frequencies using ab initio Linear Response Theory. A sample application of the computational program, at the HF, MP2 and CCSD levels of theory, is presented for H2O and NH3. The results show that high correlated levels of theory are needed to achieve good agreement with experimental data.

Structural modelling of liquid ZrO2 and glassy B2O3 by using AB INITIO Molecular Dynamics method

Atomic structure of ZrO2 and B2O3 was investigated in this work. New data under extreme conditions (T = 3100 K) was obtained for the liquid ZrO2 structure. A fractional number of boron was investigated for glassy structure of B2O3. It was shown that it is possible to obtain an agreement for the fractional number between NMR and DFT techniques using a suitable initial configuration.

Étude ab initio des nanotubes de carbone

Le sujet de ce mémoire est l’étude ab initio des nanotubes de carbone. Premièrement, une introduction du sujet est présentée. Elle porte sur l’historique, la structure géométrique et électronique et les applications possibles des nanotubes de carbone. En deuxième lieu, la stabilité énergétique des nanotubes de carbones double parois ainsi que leur structure électronique sont étudiées. On trouve entre autres que le changement d’hybridation provoque une chute de l’énergie du dernier niveau occupé pour les petits nanotubes. Troisièmement, nous présenterons une étude sur la dépendance en diamètre et en métallicité du greffage d’unité bromophényle sur la surface des nanotubes. La principale conclusion est qu’il est plus facile de fonctionnaliser les nanotubes de petit diamètre puisque ceux-ci ont déjà une partie d’hybridation sp3 dans leur structure électronique. Finalement, le dernier chapitre aborde la combustion des nanotubes par le dioxyde de carbone. On constate que cette combustion ne peut pas débuter sur une surface intacte, ni par un pontage d’oxygène dû à la grande quantité d’énergie requise. La réaction privilégiée est alors la combustion par les extrémités du nanotube. Nous proposons une dynamique de réaction qui contient une sélectivité en diamètre.

Étude ab initio des propriétés électroniques de polymères conjugués et de cristaux moléculaires

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Systematic construction of models for the exchange hole of density functional theory.

Dans ce travail, nous étendons le nombre de conditions physiques actuellement con- nues du trou d’échange exact avec la dérivation de l’expansion de quatrième ordre du trou d’échange sphérique moyenne exacte. Nous comparons les expansions de deux- ième et de quatrième ordre avec le trou d’échange exact pour des systèmes atomiques et moléculaires. Nous avons constaté que, en général, l’expansion du quatrième ordre reproduit plus fidèlement le trou d’échange exact pour les petites valeurs de la distance interélectronique. Nous démontrons que les ensembles de base de type gaussiennes ont une influence significative sur les termes de cette nouvelle condition, en étudiant com- ment les oscillations causées par ces ensembles de bases affectent son premier terme. Aussi, nous proposons quatre modèles de trous d’échange analytiques auxquels nous imposons toutes les conditions actuellement connues du trou d’échange exact et la nou- velle présentée dans ce travail. Nous évaluons la performance des modèles en calculant des énergies d’échange et ses contributions à des énergies d’atomisation. On constate que les oscillations causeés par les bases de type gaussiennes peuvent compromettre la précision et la solution des modèles.

Current-density-functional approach to large quantum dots in intense magnetic fields

Within current-density-functional theory, we have studied a quantum dot made of 210 electrons confined in a disk geometry. The ground state of this large dot exhibits some features as a function of the magnetic field (Beta) that can be attributed in a clear way to the formation of compressible and incompressible states of the system. The orbital and spin angular momenta, the total energy, ionization and electron chemical potentials of the ground state, as well as the frequencies of far-infrared edge modes are calculated as a function of Beta, and compared with available experimental and theoretical results.