Abstract
Density functional theory (DFT) is a well-established tool for calculating the properties of materials. The volume of DFT-related publications doubles every 5–6 years, which has resulted in the appearance of continuously growing open material databases, containing information on millions of compounds. Furthermore, the results of DFT computations are frequently coupled with experimental ones to strengthen the computational findings.
In this thesis, several applications of DFT related to physics and chemistry are discussed. The conductivity between MoS₂ and transition metal nanoparticles is evaluated by calculating the electronic structure of two different models for the nanoparticles. Chemical bonding of Ni to the MoS₂ host is proven by the system’s band alignment. To meet the demand for cleaner fuel, the applicability of the (103) edge surface of molybdenum disulfide in relation to the early stages of the hydrodesulfurization (HDS) reaction is considered. The occurrence of the (103) edge surface of molybdenum disulfide in the XRD patterns is explained. A method for calculating oxidation states based on partial charges using open materials databases is suggested. We estimate the applicability of the method in the case of mixed valence compounds and surfaces, showing that DFT calculations can be used for the estimation of oxidation states. / Tiivistelmä
Tiheysfunktionaaliteoria (density functional theory, DFT) on yleisesti käytetty työkalu laskennallisessa materiaalitutkimuksessa. DFT:llä tuotettujen julkaisujen määrä kaksinkertaistuu 5–6 vuoden välein, minkä johdosta käytettävissä on jatkuvasti kasvava määrä avoimia materiaalitietokantoja, joihin on talletettu miljoonien yhdisteiden ominaisuuksia. DFT-laskujen tuloksia täydennetään myös usein kokeellisilla tuloksilla.
Tässä työssä tarkastellaan tiheysfunktionaaliteorian sovelluksia fysiikassa ja kemiassa. MoS₂:n ja metallisten nanopartikkelien välistä johtavuutta on tutkittu mallintamalla erilaisia nanopartikkeleita. Nikkelin ja MoS₂:n välinen kemiallinen sidos selittyy systeemin energiavöiden kohdistumisella. MoS₂:n (103)-pinnan soveltuvuutta rikinpoistoreaktion varhaisissa vaiheissa on tutkittu tarkoituksena löytää uusia menetelmiä puhtaan polttoaineen tuottamiseksi. Myös (103)-pinnan esiintyminen röntgendiffraktiokuvissa selitetään. Työssä on myös esitetty menetelmä hapetustilojen laskemiseksi tietokannoista löytyvien laskettujen varausjakaumien avulla. Menetelmän soveltuvuutta on tarkasteltu erilaisille yhdisteille ja pinnoille. Tämä tarkastelu osoittaa, että DFT-tuloksia voidaan käyttää hapetustilojen laskemiseen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:oulo.fi/oai:oulu.fi:isbn978-952-62-2132-8 |
| Date | 30 November 2018 |
| Creators | Posysaev, S. (Sergei) |
| Contributors | Alatalo, M. (Matti) |
| Publisher | Oulun yliopisto |
| Source Sets | University of Oulu |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, © University of Oulu, 2018 |
| Relation | info:eu-repo/semantics/altIdentifier/pissn/1239-4327 |
Page generated in 0.0023 seconds