در این آموزش قصد داریم ببینیم چطور می تونیم بین الکترون های ظرفیت و مغزه تفاوت قائل بشیم. در واقع هدف اینه که رفتار الکترون های مغزه رو بررسی کنیم و ببینیم از لحاظ شیمیایی خنثی هستند یا نه.

برای این کار ما می بایست از یک زیر برنامه به اسم ATOM استفاده کنیم که همراه بسته محاسباتی Siesta قراره داره. این بسته رو در آینده در قالب یک مطلب جدا توضیح میدم. فعلا در این مرحله فقط قسمت هایی که برای این آموزش به اون نیاز پیدا می کنیم توضیح داده میشه.

برای استفاده از کد ATOM مثل هر کد محاسباتی دیگه ای نیاز به یک فایل ورودی داریم که در این آموزش شکل کلی اون به صورت زیر هستش:

بعد از ساختن فایل ورودی می تونیم کد ATOM رو اجرا کنیم و خروجی های مورد نظر رو بدست بیاریم. برای این کار از اسکریپت ae.sh استفاده می کنیم که فرض بر اینه که در مسیر Tutorial/Utils قرار داره. برای این مثال شما باید به پوشه Tutorial/All electron برید. اونجا یک فایل ورودی به اسم si.ae.inp برای شما آماده شده. حال دستور زیر رو اجرا می کنیم:

# sh ../Utils/ae.sh si.ae.inp

بعد از اجرای این دستور بر روی خروجی خط زیر نمایش داده میشه:

==> Output data in directory si.ae

که در واقع یک پوشه si.ae ساخته که ما با دستور زیر واردش میشیم:

# cd si.ae

با اجرای دستور ls می تونیم محتوای این پوشه رو مشاهده کنیم که به شکل زیر خواهد بود:

AECHARGE CHARGE RHO charge.gplot vcharge.gps

AEWFNR0 INP ae.gplot charge.gps vspin.gplot

AEWFNR1 OUT ae.gps vcharge.gplot vspin.gps

توضیحات مربوط به فایل های مختلف در راهنمای استفاده کد ATOM آورده شده. 

حال ما میخوایم کد رو برای پیکربندی های اتمی مختلف (خنثی پو یونی) اجرا کنیم که برای این منظور برای هر کدوم یک فایل وردی در نظر گرفته شده که به صورت زیر هستش:

سپس چهار دستور زیر رو اجرا می کنیم که در واقع به ازای هر ورودی یک خروجی برای ما تولید میشه:

# ../Utils/ae.sh N.0.ae.inp

# ../Utils/ae.sh N.1.ae.inp

# ../Utils/ae.sh N.2.ae.inp

# ../Utils/ae.sh N.3.ae.inp

حالا می تونیم نمودار چگالی بار الکترون های مغزه و ظرفیت رو با دستورات زیر رسم کنیم:

# gnuplot –persist charge.N-core.gplot

# gnuplot –persist charge.N-valence.gplot  

محاسبات تمام الکترونی برای پیکربندی های مختلف به شکل زیر خواهد بود:

همچنین می تونیم تابع موج تمام الکترونی رو رسم کنیم. برای اینک دستورات زیر رو وارد می کنیم:

# cd N.0.ae

# gnuplot –persist ae.gplot

بخش شعاعی که در اینجا رسم شدن معمولا در کتاب ها از اونها با عنوان u یاد میشه که جواب های معادله زیر هستند:

توجه داشته باشید که تابع شعاعی s هم در مکان صفر به سمت صفر میل می کنه.

می تونیم همین مراحل رو برای اتم Si هم تکرار کنیم در این صورت نمودار زیر به دست میاد: