2020级硕士研究生王营同学文章“First principles terahertz spectroscopy of molecular crystals: the crucial role of periodic boundary conditions benchmarked with experimental L-ascorbic acid spectra”被 Physical Chemistry Chemical Physics 杂志(SCI二区,IF = 3.945)接收。任浩副教授和郭文跃教授为共同通讯作者。
分子晶体的太赫兹(THz)区域振动光谱特征通常可以归结于分子间弱相互作用有关的低频振动模式,例如范德华(vdW)相互作用或氢键。这些集体运动本质上是长程的,因此用于理论计算的边界条件会影响相应的势能梯度并改变振动特征。在这项工作中,我们以L-抗坏血酸(L-AA)晶体为例,构建了一系列大小不一的簇状模型和一个扩展的周期性晶体模型,并且测试了不同的计算方法。通过比较第一原理计算和实验时域光谱(TDS)结果,我们发现非局域vdW函数opt-B88与周期性边界条件相结合,能够分配0.2-1.6 THz区域的所有实验特征吸收峰。用团簇模型的计算结果无法正确的重现实验谱并且无法给出正确的振动模式。更糟糕的是,团簇模型的计算结果随着团簇大小的变化而变化,但并没有随着团簇大小的增加而收敛。我们的结果表明,在量子化学的范畴内,无法构建足够大的团簇模型使其计算结果收敛于实验谱,一个适当的周期性边界条件对于正确分配和分析分子晶体的太赫兹振动光谱是至关重要的。