Работа под общим заглавием «Разработка методик рентгенодифракционных исследований образцов, имеющих неоднородности структуры различных масштабов» направлена на отработку протоколов применения программ и подходов расчетной химии (эмпирическое, классическое, ТФП или ab-initio приближения) для верификации, более глубокого анализа и выявления локальных закономерностей моделей кристаллических структур, исследуемых дифракционными методами на атомном уровне. На настоящем этапе основное внимание было уделено подбору необходимого квантовохимического ПО и оценке необходимых вычислительных ресурсов для «обсчета» кристаллов с элементарными ячейками средних размеров (до 1 нм^3), имеющих различные особенности (значимые ван-дер-ваальсовы взаимодействия, проводимость, спиновая поляризация и т.д.). Также были начаты попытки квантово-химического моделирования динамических свойств кристаллических структур.
К настоящему моменту опробованы доступные квантово-химические пакеты программ: Quantum Espresso, CP2K, VASP с применением различных способов описания электронной плотности (PW, PAW использованием различных псевдопотенциалов) и уровней теории (LDA, GGA, meta-GGA). Проведены квантовохимические расчеты («точечная» оптимизация электронной плотности, релаксация атомной структуры с и без оптимизацией параметров кристаллической решетки) для модельных и «реальных» фаз с применением периодических граничных условий.
Полученные результаты были использованы при подготовке трех публикаций в рецензируемых научных журналах. Накопленные данные будут использованы для дальнейшего поиска путей повышения производительности расчетов и планирования вычислительных заданий.
Работа выполнялась при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (программа базового финансирования ИНХ СО РАН, проект № 121031700313-8) и Российского научного фонды (проект №21-13-00274 «Cинтез, строение и свойства новых полиядерных халько- и оксохалькогалогенидов переходных металлов 4 и 5 групп», руководитель С.Б. Артемкина, 2021-2023)