Studi struktur dan sifat elektronik kristal na, mg, al, si dan ar dengan pendekatan teori fungsional kerapatan

Kestabilan kristal pada kondisi yang sulit dicapai eksperimen dapat diprediksi melalui metode komputasi. Meskipun demikian, terdapat banyak kemungkinan struktur stabil yang harus dihitung. Jumlah kemungkinan struktur stabil dapat diperkecil jika diketahui ciri dalam sifat elektronik yang menandakan kestabilan struktur tersebut. Dengan demikian perlu dicari keterkaitan antara sifat struktur stabil dan sifat elektronik. Sifat struktur dan sifat elektronik telah dihitung pada kristal elemental Na, Mg, Al, Si dan Ar dalam struktur cF8, cI2, cF4, dan hP2 dengan menggunakan teori fungsional kerapatan. Fungsional exchange-correlation didapat melalui hampiran kerapatan lokal. Efek inti-ion digantikan oleh potensial semu Troullier-Martin, di mana elektron di kelopak ketiga dianggap sebagai elektron valensi. Fungsi gelombang diekspansi dalam planeweve basis-set. Akurasi perhitungan diatur melalui jumlah sampling k-point dan jumlah basis-set planewave. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa kristal Na, Mg, Al, Si, dan Ar pada T=0 K memiliki kestabilan dalam struktur, berturut-turut, hP2, hP2, cF4, cF8, dan cF4, sesuai dengan data eksperimen. Perhitungan tekanan transisi tidak menunjukkan kesesuaian dengan data eksperimen karena pengaruh yang berbeda dari suku pV tiap struktur. Konstanta kekisi dapat dihitung dengan perbedaan relatif sekitar 2% untuk kristal kubik dan 6% untuk kristal heksagonal. Pada volume unit sel yang lebih kecil dari volume setimbang, kristal elemental cenderung mengambil struktur dengan bilangan koordinasi yang lebih tinggi. Kestabilan relatif kristal Na, Mg, dan Al dicirikan dengan terbentuknya pseudogap di tingkat energi Fermi