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Accès ouvert déclaré 2026 article

Finite-size effects and energy alignment in molecular XANES under periodic boundary conditions: A systematic comparison of core-hole treatments

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Rattachement africain : jp. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

X-ray absorption near-edge structure (XANES) provides element-specific insights into local electronic and structural environments, but quantitative interpretation of molecular XANES under periodic boundary conditions (PBC) remains challenging due to finite-size effects and core-hole treatments. In this work, we systematically investigate how core-hole approximations and charge compensation schemes affect transition energies, energy alignment, and chemical-shift reproducibility in PBC-density functional theory-based molecular XANES calculations. Using ethane as a model system, we show that the full core-hole (FCH) approach exhibits a pronounced supercell-size dependence originating from interactions between background charge and charged molecules, with transition energies largely changed by leading-order finite-size terms. In contrast, the excited core-hole (XCH) method rapidly converges owing to its neutral final state. We further demonstrate that most finite-size effects in FCH can be removed by Makov-Payne corrections based on multipole expansion of the electrostatic energy of charged supercells under PBC. Furthermore, we propose a simple Fermi-level-based energy correction (EF/2) that provides comparable improvement using only a single supercell. Extending the analysis to an n-alkane series reveals that while intrinsic electronic-structure changes govern peak shifts for small molecules, systematic energy drifts persist in FCH for larger molecules, whereas XCH and FCH + EF/2 remain stable. Finally, for small molecules at the C and N K-edges, XCH and FCH + EF/2 accurately reproduce experimental chemical shifts, whereas uncorrected FCH fails. These results provide practical guidelines for reliable energy alignment and chemical-shift analysis in molecular XANES under PBC, supporting robust applications to molecular, adsorption, and interfacial systems.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Finite-size effects and energy alignment in molecular XANES under periodic boundary conditions: A systematic comparison of core-hole treatments
Date Crossref
04/06/2026
Éditeur
AIP Publishing
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

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