Spectres optiques d’agrégats et de nanoparticules d’argent de 4 à 923 atomes à l’aide de la méthode TDDFT+U

Mohit Chaudhary & Hans-Christian Weissker

Nature Communications 15, 9225 (2024).

https://www.nature.com/articles/s41467-024-53428-6

De nombreuses applications des clusters métalliques et des nanoparticules utilisent les résonances des plasmons de surface localisés. Pour utiliser tout le potentiel de ces systèmes, leurs propriétés doivent être comprises avec précision et des calculs prédictifs exacts sont nécessaires, qui sont aujourd’hui principalement effectués à l’aide de la théorie de la fonctionnelle de la densité dépendante du temps (TDDFT). Dans les métaux nobles, la présence de la couche remplie d’électrons d complique ces calculs, car ces électrons sont notoirement mal décrits dans les approximations « simples » habituellement utilisées. Dans le présent travail, nous utilisons la correction U de Hubbard dans la méthode TDDFT+U pour obtenir des spectres précis d’une large gamme de systèmes, allant d’agrégats de 4 atomes à des nanoparticules de 3 nm (923 atomes). Le paramètre U s’est avéré étonnamment transférable ; la valeur qui s’est avérée efficace pour le métal en volume donne de bons résultats pour toutes les tailles. Le coût des calculs utilisant cette approche n’est pas beaucoup plus élevé que celui d’un calcul TDDFT « normal ». Nos résultats ouvriront la voie à des calculs précis et prédictifs de systèmes d’intérêt pratique, y compris des agrégats couplés entre eux ou avec des biomolécules.