Электронные и теплофизические свойства газовых гидратов: результаты моделирования из первых принципов

Представлены результаты ab initio молекулярно-динамического исследования электронных и теплофизических свойств гидрата метана с кубической структурой КС-I. Найдено хорошее согласие результатов моделирования для теплоемкости при постоянном объеме и плотности с экспериментальными данными. На основе анализа плотности электронных состояний определены температурные зависимости электронных свойств гидрата метана, включая уровень энергии Ферми, ширину и границы запрещенной зоны. Для пустого каркаса гидрата (водный клатратный каркас) рассчитаны спектры энергии электронов $E(\mathbf{k})$ вдоль направлений M-X, X-$\Gamma$, $\Gamma$-M и $\Gamma$-R. Установлено, что наличие молекул CH$_{4}$ в водном клатрате приводит к увеличению энергии Ферми гидрата с 2.4 до 3.0 eV.