Электронные И Теплофизические Свойства Газовых Гидратов: Результаты Моделирования Из Первых Принципов

Abstract

The results of an ab-initio molecular dynamics study of the electronic and thermophysical properties of methane hydrate with a cubic sI structure are presented. Good agreement of the simulation results for heat capacity at constant volume and density with experimental data is found. Based on the analysis of the density of electronic states, the temperature dependences of the electronic properties of methane hydrate, including the Fermi energy level, width and boundaries of the band gap are determined. For the empty framework of the hydrate (water clathrate framework), the electron energy spectra E(k) were calculated along the directions M-X, X-G, G-M, and G-R. It was found that the presence of CH4 molecules in an aqueous clathrate leads to an increase in the Fermi energy of the hydrate from 2.4 to 3.0 eV.

Молекулярно-Динамические Исследования Процесса Кристаллизации И Роста Газовых Гидратов В Сильно Переохлажденной Двухфазной Системе "Метан-Вода"

“…Выяснение механизмов структурообразования в молекулярных комплексах по типу " хозяин−гость" представляет одну из важнейших задач физики конденсированного состояния. Примерами таких систем являются природные гидраты -газогидраты [1][2][3][4]. Они образованы из молекул газа (молекулы-гости), которые заключены в полости трехмерных решеток из молекул водыводные клатратные каркасы (каркасы хозяина) [5].…”

Ab initio моделирование диэлектрических и оптических свойств льдов I-=SUB=-h-=/SUB=-, I-=SUB=-II-=/SUB=- и решеток гидратов sI, sH

“…Теплофизическим, механическим свойствам, процессам нуклеации и диссоциации льдов и гидратов посвящено достаточно много как экспериментальных, так и теоретических исследований [1][2][3][4][5][8][9][10][11][12]. В то же время, менее изучены электронные [13,14], диэлектрические и оптические свойства [15][16][17][18][19][20][21] водных кристаллических решеток льдов и гидратов, которые имеют не только фундаментальное, но и важное практическое значение. Данные о диэлектрических и оптических свойствах клатратных систем позволят усовершенствовать электромагнитные методы обнаружения и анализа газогидратных месторождений.…”