Труды КНЦ (Технические науки вып.3/2023(14))

Результаты BVSE показывают, что миграция кислородного иона структуре проходит преимущественно по одному из каналов, так как энергетический барьер активации для Ш-карты миграции ниже чем для 2D - или 3Б-карты. Квантово-механическое моделирование проводилось в рамках подхода DFT [15] при помощи программы VASP [10] и метода Nudged Elastic Band (NEB) [16]. Для расчетов была построена суперъячейка 1^1x1. Далее проводилась оптимизация геометрии структуры, при этом критерием сходимости для полной энергии и компоненты ионной силы были выбраны 10-5 эВ и 10-4 эВ /А соответственно. Оптимизированные параметры решетки суперъячеек приведены в табл. 2. Входные файлы для расчетов NEB были сгенерированы с использованием скрипта PATHFINDER (https:// Pathfinder.batterymaterials.mfb). Для визуализации NEB результатов, использовалась программа ToposPro [12]. Для обеих смоделированных структур количество переходов O-O составило 28, из них только 20 являются наименьшими для перемещения (не являются составными из других переходов). Все значения энергетических барьеров для 20 переходов (табл. 3) не ниже 1,23 эВ , что является достаточно высокими показателями и говорит о «плохой» ионной проводимости данного соединения при комнатной температуре. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 3. С. 157-163. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 3. P. 157-163. Таблица 2 Параметры элементарных ячеек до и после оптимизации структуры в рамках DFT моделирования в программе VASP Формула Пространственная группа До оптимизации После оптимизации Параметры ячейки, А Объем ячейки, А 3 Параметры ячейки, А Объем ячейки, А 3 Энергия ячейки, эВ PrMo6O12 I4/m 9,90x9,90x8,64 846,93 9,99x9,99x8,61 860,25 -677,56 NdMo6O12 I4/m 9,92x9,92x8,65 850,38 10,02x10,02x8,62 864,07 -677,48 Таблица 3 Результаты расчетов энергетических барьеров активации перескоков О2--иона в кристаллической структуре PrMo 6 O 12 и NdM o 6 O 12 , полученные при помощи NEB подхода в рамках DFT моделирования Тип перехода Атомные позиции PrMo6O12 NdMo6O12 Длина перехода, А Энергетический барьер Em, эВ Длина перехода, А Энергетический барьер Em , эВ P a th l O2-O1 2,74 1,23 2,74 1,27 Path2 O2-O3 2,75 1,39 2,76 1,51 Path 3 O1-O4 2,77 1,34 2,77 1,51 Path 5 O1-O2 2,80 1,35 2,80 1,61 Path 11 O1-O3 2,87 1,36 2,87 1,65 Path 12 O1-O1 2,88 1,39 2,88 1,61 Path 4 O1-O4 2,78 1,62 2,78 1,84 Path 6 O1-O3 2,83 1,89 2,82 2,08 Path 7 O1-O3 2,84 1,79 2,83 1,96 Path 8 O2-O3 2,84 1,75 2,84 1,92 Path 9 O2-O2 2,85 1,75 2,85 2,20 Path 10 O1-O1 2,86 2,02 2,86 1,84 Path 13 O2-O4 2,88 1,61 2,92 1,68 Path 14 O2-O4 2,89 1,88 2,98 2,88 Path 15 O4-O4 2,92 2,71 3,01 2,46 Path 16 O1-O2 3,00 2,47 3,29 2,81 Path 17 O2-O2 3,02 2,54 3,34 3,69 Path 18 O3-O4 3,28 3,53 3,50 > 5 Path 19 O2-O2 3,33 3,81 4,06 4,60 Path 20 O2-O4 4,08 4,97 4,09 > 5 © Кабанова Н. А., 2023 160