グラフェン上に物理吸着した水素分子の核束縛状態：有効二次元モデルによる解析

要約

ab initio周期dlDF+Das法を用いてグラフェン上に物理吸着した水素分子（H2、D2、HD）の相互作用ポテンシャルを評価した。分子の重心から表面までの距離と分子軸と表面法線のなす角度を自由度とする有効二次元モデルが有効であることが示された。ポテンシャル最小値は分子が表面に対して垂直配向の場合に得られ、平衡距離3.17 Å、結合エネルギー−51.9 meVであった。理論値と実験値の最大絶対偏差は1.7 meVと良好な一致を示した。

メカニズム

DFTベースの対称適応摂動理論により分散寄与を抽出し、分散フリーDFT計算と組み合わせることでH2/グラフェン相互作用ポテンシャルを高精度に記述した。