ポリビニルピロリドンの銀表面への結合：分散補正密度汎関数理論からの構造指向剤に関する洞察

私たちは、分散補正密度汎関数理論（DFT）を用いて、ポリビニルピロリドン（PVP）が銀ナノ構造の形選択的合成において果たす役割を解明します。また、その2-ピロリドン（2P）環と銀（100）および銀（111）との相互作用を探ります。DFT計算におけるファン・デル・ワールス（vdW）相互作用を含めるために、DFT+vdWsurfとDFT-D2の2つの異なる半経験的手法を採用します。私たちは、DFT-D2がその元のパラメータ設定において銀金属の分散相互作用を過大評価し、銀（100）の非物理的なヘリンボーン様再構成を引き起こすことを発見しました。これは、銀に対する多体スクリーニング効果を考慮した修正されたvdWパラメータを使用することでDFT-D2で修正できます。修正されたパラメータを用いたDFT-D2によって得られた結果は、実験結果およびDFT+vdWsurfの結果とよく一致します。私たちは、2Pが銀（100）に対して銀（111）よりも強く結合することを発見し、これは実験結果と一致しています。私たちは、表面感受性結合の起源を分析し、銀（111）上ではvdW引力が強いが、2Pの直接化学結合は銀（100）上で強いことを見出しました。また、結合エネルギーに対するひずみの影響を研究し、張力が表面とのvdW相互作用を低下させ、直接化学結合相互作用を増加させる傾向があることを明らかにしました。全体として、私たちの研究は、ひずみがPVPの構造指向能力にはほとんど影響を与えないことを示しています。これは、ひずみのある5重双子銀ナノワイヤーが広範な100面および相対的に小さな111面を持っているという事実と一致しています。