计算溶解物种的标准降解潜力:VASPsol和VASPsol++的精度与SMD和COSMO-RS溶解方法的精度
Christian Sandoval-Pauker1, Thomas P Senftle2
1Smalley-Curl Institute, Rice University, Houston, Texas 77005, United States.
在平面波密度函数理论 (DFT) 代码中的新型溶解模型准确地预测了标准还原潜力. VASPsol++对亚二和水中的有机分子具有很高的准确性,可实现对氧化还原潜力和接口带对齐的统一计算.
科学领域:
- 计算化学计算化学
- 物理化学 物理化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 标准还原潜力 (E) 对于理解电子转移过程至关重要.
- 准确的计算预测E0对于各种化学应用是必不可少的.
- 现有的溶解模型 (SMD,COSMO-RS) 通常与特定的DFT代码 (以原子为中心) 相关.
研究的目的:
- 评估新的溶解模型 (VASPsol,VASPsol++) 在平面波 DFT 代码中用于预测标准降解潜力.
- 为了比较平面波 DFT 溶解模型与已建立的以原子为中心的方法的性能.
- 评估这些模型对溶解物种和界面现象的适用性.
主要方法:
- 使用VASPsol和VASPsol++的平面波DFT计算了56种不同的有机分子在乙二中的标准还原潜力.
- 与以原子为中心的DFT方法 (SMD,COSMO-RS) 的结果进行比较.
- 在蛋白质介质 (水) 中验证10个额外的有机分子.
主要成果:
- 以原子为中心的方法产生了0.190.36 V 的平均绝对误差 (MAE).
- VASPsol显示了与以原子为中心的方法 (MAE = 0.37 0.39 V) 相似的性能.
- VASPsol++实现了高精度,MAE为0.180.19V在氨和0.12V在水中.
结论:
- 使用VASPsol和VASPsol++的平面波DFT方法提供了可靠的方法来计算标准减少潜力.
- VASPsol++表现出卓越的精度,特别是在水性介质中.
- 这些统一的平面波DFT方法可以应用于溶解物种和带边对齐在水固体界面.
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