بررسی ابتدا به ساکن ویژگی های ساختاری ، الکترونی و اپتیکی ترکیب کلسیم کربنات

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، گروه فیزیک، دانشکدۀ علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه فیزیک، دانشکدۀ علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

3 دانشیار، گروه فیزیک، دانشکدۀ علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

چکیده

در این مقاله خواص ساختاری ، الکترونی و اپتیکی کلسیم کربنات،درفازهای هگزاگونال(کلسیت)،ارتورومبیک (آراگونیت) و ارتورومبیک(واتریت)موردبررسی قرارمی گیرد. محاسبات با استفاده از روش شبه پتانسیل در چارچوب نظریۀ تابعی چگالی با تقریب های مختلف و با استفاده از نرم افزار کوانتوم اسپرسو صورت گرفته است. نتایج ساختار نواری برای ترکیب کلسیم کربنات در فاز هگزاگونال بیانگر گاف غیرمستقیم در راستای  ودر فاز ارتورومبیک دارای گاف نواری مستقیم است. ضریب شکست به دست آمده برای فاز هگزاگونال در راستاهای   و  به ترتیب 45/1 و 27/1 می باشند،وضریب شکست به دست آمده برای فاز ارتورومبیک در راستا های   و  به ترتیب 48/1، 45/1 و 36/1 می باشند، هم چنین مقدار گاف اپتیکی برای فاز های ارتورومبیک و هگزاگونال در راستاهای و  محاسبه شده اند. نتایج به دست آمده با دیگر داده های موجود سازگاری خوبی دارد.


کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Ab initio study of structural, electronic and optical properties of Calcium Carbonate compound

نویسندگان [English]

  • Hamdollah salehi 1
  • Amin Shanbedi 2
  • Payman Amiri 3
1 Professor, Department of Physics, Faculty of Science, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
2 M.Sc., Department of Physics, Faculty of Science, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
3 Associate Professor, Department of Physics, Faculty of Science, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
چکیده [English]

In this paper, the structural , electronic and optical  properties of calcium carbonate in hexagonal (calcite) ,orthorhombic (aragonite)  and orthorhombic( waterite)phases are investigated.The calculations have been performed with pseudopotential methodin the framework of the density functional theory with different approximations and using Quantum Espresso package.The band structure results for the calcium carbonate compound in the hexagonal phase indicate an indirect band gap in the  direction and the orthorhombic phase has a direct band gap.The refractive index obtained for the hexagonal phase in the and  directions are 1.45 and 1.27, respectively. The obtained refractive index for orthorhombic phase in and  directions are 1.48, 1.45 and 1.36, respectively. Also, the value of the optical gap for orthorhombic and hexagonal phases in and directions have been calculated. The obtained results are in good agreement with other available data.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Optical gap
  • Quantume Espresso
  • refractive index
  • dielectric function
  • electron energy lost spectroscopy
  • band gap
  • calcium carbonate

مراجع

[1]   Akiyama.T,  Nakamura.K, and  Ito.T; “Atomic and Electronic Structures of    Surfaces”; Phys. Rev. B, 84, 2011. 
[2] Kirboga.S ,and , Oner.M; “Effect of the Experimental Parameters on Calcium Carbonate Precipitation”; Vol. 32, )2013(.
[3]  Mohamad.S.F, Mohamad.F.m, Sahariya.J ,  Mund.H.d, Bhamu.K.C, and  Ahuja.B.L; “Electronic  Structure of  : A Compton Scattering Study”; Applied Radiation and Isotopes 72, pp.64-67,2013.
[4] Gunter.B, and ,Gerhard.P, “ Industrial inorganic pigments,” Wiley-VCH, 315 , 2005.
[5]  Zhang.S.L,  Xin.Z.X, Zhang.Z.X, and , Kim.J.K, “ Characterization of the properties of thermoplastic elastomers containing waste rubber tire powder,” Waste Management, Vol. 29, pp.1480-1485 ,2009.
 [6] Medeiros .S.K ., Albuquerque.E.L , .Maia.F.F,Catano.Ew.S, and Freire.V.N; “First-Principles Calculations of Structural, Electronic and Optical Absorption Properties of   Vaterite”; Chemical Physics Letter 435, pp.59-64,2007.
[7]  Stashans.A,  Chamba.G, and ,Pinto.H, “ Electronic structure, chemical bonding and geometry of pure and Sr-Doped CaCO3,” Wiley Interscience,2007.
[8]Stashans.A,  Chamba.G, and, Pinto.H,” Electronic structure, chemical bonding, and geometry of pure and Sr-doped CaCO3 “Journal of Computational chmistry29,pp.343-349,2008.
 [9] Bragg.W.L, “The structure of aragonite”.Proc. R. Soc. 16, pp. A 105, 1924.
[10]  Malkaj .P,and  Dalas.E, Crystal Growth Des. 721, 2004.
[11].Hossain,,F.M,.Graeme.E ,Belova.V and  .Turner.D, “Electronic, optical and bonding properties of CaCO3 calcite”, Solid State Communications,49, pp.1201-1203,2009.
[12] Medeiros.K.S,,Albuquerque.E.L,,and, Maiajr.F,,” Structural, electronic, and optical properties of CaCO 3 aragonite,” Chemical Physics Letters 430(4), pp.293-296,2006.
[13] Medeiros.S.K , Albuquerque.E.L, , Maia.F.F,Catano.EwS, and .Freire..V.N,” Electronic and optical properties of CaCO3 calcite, and excitons in Si@CaCO3 and CaCO3@SiO2 core-shell quantum dots “J.Phys.D:Appl.phys40, pp.5747,2007.
[14] Brik.M.G,. “First-principles calculations of structural, electronic, optical and elastic properties of magnesite MgCO3 and calcite CaCO3”. Physica B: Condensed Matter,406, pp. 1004-1012,2011.
[15]   Berry.L.G, and ,Mason.B,”Mineralogy-Concepts,Descriptions and Determinations (SanFrancisco :Freeman),1959.
 [16] http://www.pwscf.org.
[17] Baroni.S, Giannozzi.P,Bonini.N, Calandra .M, Car.R,  Cavazzoni.C, Ceresoli.D,  Chiarotti .G.L,  Cococcioni.M, and, Dabo.I, “ Quantum Espresso: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials,” Journal of Physics: Condensed Matter, 21, pp.395502,2001.
[18]  Aydinol.M.K ,  Mantese.J.V, and , Alpay.S.P, “A comparative ab initio study of the ferroelectric behavior in  and  ”   J. Phys. Condens, Matter 19, 2007.
[19] Medeiros.S.K, and , Albuquerque .E.L, MaiajrF.F, “Electronic and optical properties of   calcite, and excitons in Si@  and  @  core-shell quantum dots”; J. phys. D: Appl. Phys. 40 , pp. 5747-5752,2007.
[20]  Redfern.A.T ,and, Angel.J, “ High- pressur behavior and equation of state of calcite,  ,” Contrib Mineral Petrol, 134, pp.102-106, 1999.
[21] .  Medeiros.S.K,., Albuquerque.E.L , Maia.F.F,Catano.Ew.S and Freire .V.N,“Structural, electronic, and optical properties of CaCO3 aragonite ”; Chemical physics letters 430,, pp.293-296,2006.
[22] Ono.S.,,Kikegawa.T, Ohishi.Y ,  Tsuchiya.J, “ Post-aragonite phase transformation in CaCO3 at 40Gpa,”American Mineralogist.Vol90, pp.667–671,2005.
[23] Medeiros.S.K , Albuquerque.E.L , MaiajrF.F, “First-Principles calculations of structural, electronic and optical absorption properties of CaCO3vaterite,” Chemical Physics Letter 435, pp.59-64,2007.
[24] Kramers.H . A.,Collected Science Paper, North Holland Amsterdam, 1956.
[25]Tossell.J.A, “Ab initio calculation of the refractive indices and related properties of  ,” Phys. Rev. B 38, 1988.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 14 اسفند 1400
  • تاریخ بازنگری: 12 اسفند 1401
  • تاریخ پذیرش: 21 فروردین 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار