Variations of structure modeling methods and Raman spectral characteristics for the iodine crystal

Abstract

On the example of the iodine crystal structure we have selected the optimal basis sets, allowing reproduction of interatomic distances and Raman spectral characteristics by 3D periodic Kohn-Sham calculations. Advantages of two approaches, taking into account the relativistic effect, have been compared: Effective Core Pseudopotentials and the Gaussian type basis set, constructed on the basis of the Douglas-Kroll-Hess approach. It has been shown that the latter approach not only correctly reproduce the experimentally observed geometric parameters of the iodine interactions and characteristics of Raman spectra, but also it reveals the electron density accumulation and depletion in the area of outermost valence shell of an iodine atom. That is directly illustrated by the Laplacian of electron density function. На примере кристаллической структуры йода произведен подбор оптимальных базисных наборов, позволяющих в условиях периодических расчетов воспроизводить межъядерные расстояния, распределение электронной плотности и спектральные свойства йодсодержащих молекулярных кристаллов. Сопоставлены преимущества двух подходов к учету эффектов релятивизма: эффективные остовные псевдопотенциалы и базисный набор гауссового типа, конструируемый на основе методологии Дугласа-Кролла-Гесса. Показано, что последний позволяет корректно воспроизвести не только экспериментально наблюдаемые геометрические параметры кристалла йода и характеристические колебания в спектрах комбинационного рассеяния, но и накопление электронной плотности в области внешней валентной оболочки атома йода, что наглядно иллюстрирует функция лапласиана электронной плотности.