Importance of atomic-like basis set optimization for DFT modelling of nanomaterials

Атомноподобные базисные функции позволяют эффективно моделировать свойства поверхностей в рамках теории функционала электронной плотности. Однако в отличие от базисного набора из плоских волн атомноподобные орбитали требуют оптимизации на модельных системах перед расчетом интересующих свойств. В данной работе была рассмотрена процедура оптимизации атомноподобного базисного набора для расчетов в пакете SIESTA. Было показано, что при оптимизации следует не только минимизировать полную энергию модельной системы, но и отслеживать изменения других физических параметров (длин связей, зарядов атомов). Более того, в некоторых случаях оптимальные параметры базисного набора, необходимые для корректного описания модельной системы, не соответствуют минимуму полной энергии. Для демонстрации такого подхода были оптимизированы параметры валентных орбиталей для следующих систем: кристаллический карбид тантала ТаС, молекула кислорода, кристаллический литий и $\alpha$-карбин. На примере расчета адсорбции молекулы кислорода на поверхности карбида тантала и атома лития на карбине показано, что предложенный вариант оптимизации базиса играет существенную роль при оценке сорбционных свойств поверхностей.