The atomic simulation environment (ASE) is a software package written in the Python programming language with the aim of setting up, steering, and analyzing atomistic simulations. In ASE, tasks are fully scripted in Python. The powerful syntax of Python combined with the NumPy array library make it possible to perform very complex simulation tasks. For example, a sequence of calculations may be performed with the use of a simple 'for-loop' construction. Calculations of energy, forces, stresses and other quantities are performed through interfaces to many external electronic structure codes or force fields using a uniform interface. On top of this calculator interface, ASE provides modules for performing many standard simulation tasks such as structure optimization, molecular dynamics, handling of constraints and performing nudged elastic band calculations.

Diamond is a semiconductor material with remarkable structural, thermal, and electronic properties that has garnered significant interest in the field of electronics. Although hydrogen (H) and oxygen (O) terminations are conventionally favored in transistor designs, alternative options, such as silicon (Si) and germanium (Ge), are being explored because of their resilience to harsh processing conditions during fabrication. Density-functional theory was used to examine the non-oxidized and oxidized group-IV (Si and Ge)-terminated diamond (100) surfaces. The (3 × 1) reconstructed surfaces feature an ether configuration and show relative stability compared with the bare surface. Hybrid-functional calculations of the electronic properties revealed reduced fundamental bandgaps (<1 eV) and lower negative electron affinities (NEAs) than those of H-terminated diamond surfaces, which is attributed to the introduction of unoccupied Si (Ge) states and the depletion of negative charges. Furthermore, oxidation of these surfaces enhanced the stability of the diamond surfaces but resulted in two structural configurations: ether and ketone. Oxidized ether configurations displayed insulating properties with energy gaps of ∼4.3 ± 0.3 eV, similar to H-terminated diamond (100) surfaces, whereas bridged ether configurations exhibited metallic properties. Oxidization of the metallic ketone configurations leads to the opening of relatively smaller gaps in the range of 1.1–1.7 eV. Overall, oxidation induced a shift from NEAs to positive electron affinities, except for the reverse-ordered ketone surface with an NEA of −0.94 eV, a value comparable to the H-terminated diamond (100) surfaces. In conclusion, oxidized group-IV-terminated diamond surfaces offer enhanced stability compared to H-terminated surfaces and display unique structural and electronic properties that are influenced by surface bonding.

A flipped classroom is typically one where some of the instruction occurs asynchronously prior to the scheduled synchronous meeting between students and the instructor. Since 2000, they have gained substantial...

Sulfated zirconium oxide (SZO) catalyzes the hydrogenolysis of isotactic polypropylene (iPP, Mn = 13.3 kDa, Đ = 2.4, = 94 %) or high-density polyethylene (HDPE, Mn = 2.5 kDa, Đ = 3.6) to branched alkane products. We propose that this reactivity is driven by the pyrosulfate sites SZO, which open under mild reaction conditions to transiently form adsorbed SO3 and sulfate groups. This adsorbed SO3 is a very strong Lewis acid that binds 15N-pyridine or tri-ethylphosphineoxide (TEPO) (Eads > –39 kcal mol-1), reacts with Ph3CH to form Ph3C+, and mediates H/D exchange in dihydroanthracene-d4. DFT studies show that pyrosulfate sites have a modest 26.1 kcal mol-1 barrier to form the adsorbed SO3 and sulfate in the presence of a tetramer of propylene. Hydride abstraction from the tertiary C–H in this model is exo-thermic and subsequent -scission forms cleaved products. Analysis of the energetics provided here brackets the hydride ion affinity (HIA) of the adsorbed SO3 between 226.2 to 237.9 kcal mol-1, among largest values reported for a Lewis acid. This study explains how SZO, a classic heterogeneous catalyst whose activity is often attributed to Brønsted acidity, can form carbocations by a redox neutral hydride abstraction reaction by very strong Lewis sites.

Sulfated zirconium oxide (SZO) catalyzes the hydrogenolysis of isotactic polypropylene (iPP, Mn = 13.3 kDa, Đ = 2.4, = 94 %) or high-density polyethylene (HDPE, Mn = 2.5 kDa, Đ = 3.6) to branched alkane products. We propose that this reactivity is driven by the pyrosulfate sites SZO, which open under mild reaction conditions to transiently form adsorbed SO3 and sulfate groups. This adsorbed SO3 is a very strong Lewis acid that binds 15N-pyridine or tri-ethylphosphineoxide (TEPO) (Eads > –39 kcal mol-1), reacts with Ph3CH to form Ph3C+, and mediates H/D exchange in dihydroanthracene-d4. DFT studies show that pyrosulfate sites have a modest 26.1 kcal mol-1 barrier to form the adsorbed SO3 and sulfate in the presence of a tetramer of propylene. Hydride abstraction from the tertiary C–H in this model is exo-thermic and subsequent -scission forms cleaved products. Analysis of the energetics provided here brackets the hydride ion affinity (HIA) of the adsorbed SO3 between 226.2 to 237.9 kcal mol-1, among largest values reported for a Lewis acid. This study explains how SZO, a classic heterogeneous catalyst whose activity is often attributed to Brønsted acidity, can form carbocations by a redox neutral hydride abstraction reaction by very strong Lewis sites.