Quantum paradigms in hydrogen storage in nanostructures

纳米结构储氢的量子范式

基本信息

  • 批准号:
    19K15397
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2019-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This year, the rotational effects of H2 molecule in a nanojunction was investigated by means of model Hamiltonian calculations. The adsorption and interaction parameters were obtained from first principles calculations based on the density functional theory. The orientation-dependent current was calculated using NEGF formalism. Ihe vibrational effects is also incorporated through the electron-phonon coupling. Our results recovered the previously understood electron-phonon effects in the quantum dot system where step-like features in the current and periodic peaks in the conductance are attributed to the Frank-Condon excitations. We also derived an expression for the interaction between the metal junctions and H2 at a microscopic level accounting for the orientation of the molecule with respect to the junctions. We found that the current is suppressed when the molecular orientation is parallel to the surfaces of the metals. Further, the spectral function (SF) at this orientation narrows indicating the reduction of the electron hopping between the junction and H2.This strong orientation effects can be similarly seen in the rotational averaged SF and current. The J=0,m=0 (para) SF is narrow compared to J=1,m=0 (ortho). The J=1,m=1 SF is narrowest among the rotational states investigated. In the gas phase, J=1,m=0 and J=1,m=1 states are degenerate in energy and both SF of these states are expected to be the similar. The electronic interaction between the metal junctions and H2 cause the splitting of these states and results in anisotropic current in the nanojunction.
今年,通过模型哈密顿计算研究了纳米结中H2分子的转动效应。吸附和相互作用参数由基于密度泛函理论的第一性原理计算得到。使用NEGF形式主义计算取向依赖性电流。振动效应也是通过电子-声子耦合来实现的。我们的研究结果恢复了以前理解的电子-声子效应的量子点系统中的阶跃特征的电流和周期性的峰值电导归因于弗兰克-康登激发。我们还推导出一个表达式的金属结和H2之间的相互作用在微观水平上占相对于结的分子的取向。我们发现,当分子取向平行于金属表面时,电流被抑制。此外,在此取向下的谱函数(SF)变窄,表明结与H2之间的电子跳跃减少。这种强取向效应同样可以在旋转平均SF和电流中看到。与J=1,m=0(邻位)相比,J=0,m=0(帕拉)SF较窄。J=1,m=1的SF是所研究的转动态中最弱的.在气相中,J=1,m=0和J=1,m=1态的能量是简并的,并且这两个态的SF预计是相似的。金属结和H2之间的电子相互作用导致这些状态的分裂,并导致纳米结中的各向异性电流。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Phase stability of Au-Li binary systems studied using neural network potential
  • DOI:
    10.1103/physrevb.103.094112
  • 发表时间:
    2020-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    K. Shimizu;E. Arguelles;Wenwen Li;Y. Ando;E. Minamitani;Satoshi Watanabe
  • 通讯作者:
    K. Shimizu;E. Arguelles;Wenwen Li;Y. Ando;E. Minamitani;Satoshi Watanabe
Using neural network potentials to study defect formation and phonon properties of nitrogen vacancies with multiple charge states in GaN
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  • DOI:
    10.1103/physrevb.106.054108
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Shimizu Koji;Dou Ying;Arguelles Elvis F.;Moriya Takumi;Minamitani Emi;Watanabe Satoshi
  • 通讯作者:
    Watanabe Satoshi
American Physical Society
美国物理学会
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    E. F. Arguelles;K. Shimizu
  • 通讯作者:
    K. Shimizu
Nuclear Spin Conversion of Molecularly Chemisorbed H2 on Pd(210)
Pd(210) 上分子化学吸附 H2 的核自旋转化
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    E. F. Arguelles;K. Shimizu;K. Fukutani;W. A. Dino;H. Kasai
  • 通讯作者:
    H. Kasai
Psi-k Conference
Psi-k会议
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    E. F. Arguelles;K. Shimizu
  • 通讯作者:
    K. Shimizu
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    Standard Grant
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