Insights on finite size effects in <i>ab initio</i> study of CO adsorption and dissociation on Fe 110 surface
Notice bibliographique
Résumé
Adsorption and dissociation of hydrocarbons on metallic surfaces represent crucial steps on the path to carburization, eventually leading to dusting corrosion. While adsorption of CO molecules on Fe surface is a barrier-less exothermic process, this is not the case for the dissociation of CO into C and O adatoms and the diffusion of C beneath the surface that are found to be associated with large energy barriers. In practice, these barriers can be affected by numerous factors that combine to favour the CO-Fe reaction such as the abundance of CO and other hydrocarbons as well as the presence of structural defects. From a numerical point of view, studying these factors is challenging and a step-by-step approach is necessary to assess, in particular, the influence of the finite box size on the reaction parameters for adsorption and dissociation of CO on metal surfaces. Here, we use density functional theory (DFT) total energy calculations with the climbing-image nudged elastic band method to estimate the adsorption energies and dissociation barriers for different CO coverages with surface supercells of different sizes. We further compute the effect of periodic boundary condition for DFT calculations and find that the contribution from van der Waals interaction in the computation of adsorption parameters is important as they contribute to correcting the finite-size error in small systems. The dissociation process involves carbon insertion into the Fe surface causing a lattice deformation that requires a larger surface system for unrestricted relaxation. We show that, in the larger surface systems associated with dilute CO-coverages, C-insertion is energetically more favourable, leading to a significant decrease in the dissociation barrier. This observation suggests that a large surface system with dilute coverage is necessary for all similar metal-hydrocarbon reactions in order to study their fundamental electronic mechanisms, as an isolated phenomenon, free from finite-size effects.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».