Al_2S_n~±(n=2—10)团簇结构特征和稳定性的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法,在6-311G**水平上对Al2S±n(n=2—10)团簇的几何结构和电子结构进行了理论计算.讨论了铝硫二元离子混合团簇基态结构的变化规律、电荷转移和成键特征.结果表明,在S簇中掺杂Al原子会使Sn结构发生明显改变.Al2S±n团簇基态结构是以Al2S2四元环为骨架或桥梁,分别与S原子或S簇相结合形成单环到三环的平面和立体结构.结构中化学键键型和成键数目影响团簇的稳定性.通过对基态结构的解离能和能量二次差分值的分析得到了Al2S±n团簇的稳定性信息.     

3d系列 (TM)4 团簇的结构和磁性

基于第一性原理，在密度泛函理论下，用局域自旋密度近似(LSDA)和广义梯度近似(GGA)对(TM)₄团簇的所有几何构型进行优化、能量、频率和磁性计算.确定出3d系列(TM)₄团簇的基态构型，对其磁性、结合能和平均原子间距作了系统的研究，得出在3d系列(TM)₄团簇中，Mn₄的局域磁矩最大，V₄的局域磁矩最小，并且除Cr₄在LSDA和GGA均为反铁磁性耦合及GGA下的V_{关键词： 4}团簇')" href="#">(TM)₄团簇 基态构型 结合能 局域磁矩 平均原子间距     

Structural,Electronic and Magnetic Properties of Co_nO(n = 2～10) Clusters: A Density Functional Study

The structural, electronic, and magnetic properties of Co_nO(n = 2～10) clusters have been systematically investigated within the framework of the generalized gradient approximation density functional theory. The results indicate that the O atom occupies the surface-capped position on Co_nO(n = 2～10) clusters. The stabilities of the host clusters are improved by adding one O atom. Maximum peaks of the second-order difference energy of the ground-state Co_nO clusters are found at n = 3, 6 and 8, indicating higher stability than their neighboring clusters. Compared with corresponding pure Con clusters, the O-doped cobalt clusters have larger gaps between the HOMO and LUMO energy levels, indicating their higher chemical stabilities. In addition, the doping of O atom exhibits different influence on the magnetism of the clusters. This is also further investigated by the local magnetic moment, deformation charge density and partial local density of states analysis.     

（CoCr）n（n=1-5）合金团簇的结构和磁性

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)对(CoCr)n(n=1-5)团簇的几何结构、电子结构和磁性进行了系统的研究,确定了团簇的基态和亚稳态.结果表明,CoCr二元合金团簇的基态几何构型呈对称有序排列,其磁性均呈反铁磁性耦合;团簇键长和配位数的大小对原子局域磁性有很明显的影响;受Cr原子的影响,在(CoCr)4团簇中,非相邻的Co原子之间呈现反铁磁性耦合.     

(CoO)_n(n≤6)合金团簇的结构和磁性理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(DFT-GGA)对(CoO)_n(n≤6)合金团簇进行了系统的几何、电子结构和磁性质研究.研究结果表明(CoO)n(n≤6)团簇最稳定结构除(CoO)6团簇为三维立体结构外,其余团簇均呈二维平面结构,且(CoO)_n(n=1,2,3,4和6)结构均表现明显的钴氧分离特征,而(CoO)5团簇表现明显的Co—Co聚合和O—O分离特征.团簇的总磁矩在n=1,3,4时,以3μB为单元成倍增长,(CoO)5团簇显著降低,减小至1μB,(CoO)6团簇又有所增加,增大至6μB.(CoO)n(n≤6)团簇磁性变化的起因也从电荷转移、磁性耦合、电子差分密度和态密度进行了详细阐释.     

(CoAl)n (1 ≤ n ≤ 6)合金团簇的结构、稳定性和磁性理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似 (DFT-GGA)对(CoAl)n (1≤n≤6)合金团簇的几何、电子结构和磁性进行了系统的研究。计算结果表明(CoAl)n (1≤n≤6)合金团簇在基态附近出现许多能量十分接近的低能量态，有能量简并态存在，表现出经典的过渡金属密堆积结构；同时在(CoAl)5和(CoAl)6团簇中，有磁性双稳态存在。合金团簇的结合能随着团簇尺寸的增大而增大。CoAl团簇获得了最大的带隙，表现出强的化学惰性，带隙在n>3之后出现明显的奇偶变化规律，且整体呈下降趋势，这种现象源于团簇中共价键、离子键的相互竞争。(CoAl)n ( 1≤n≤6)的总磁矩随尺寸大小呈半梯形状的变化趋势，其中CoAl团簇的磁矩为2 μB，(CoAl)2，(CoAl)3 磁矩为4μB，(CoAl)4，(CoAl)5，(CoAl)6 为6μB，这种磁性变化规律在文中也从磁序排列、电荷转移以及自旋极化等方面进行了详细讨论。     

(CoMn)n(n=1~5)合金团簇的结构和磁性

采用密度泛函理论中的局域自旋密度近似和广义梯度近似对(CoMn)n(n=1～5)团簇的几何构型进行优化、能量、频率和磁性计算,确定了团簇的基态,对其基态的磁性和电子结构进行了系统研究,并与相对应的一元团簇进行了结构和磁性比较.研究表明,两种方法确定的基态构型基本一致,当n=1～4时,等比CoMn二元合金团簇的几何形状仍与一元团簇相同;(CoMn)3和(CoMn)4团簇出现了磁性双稳态,显示铁磁性和反铁磁性耦合;二元CoMn合金团簇中Co、Mn原子磁性仍能保持一元Co、Mn团簇基态的磁性.     

ConAl (n= 1–8)合金团簇结构和磁性质研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(DFT-GGA)对Co_nAl (n= 1–8)合金团簇进行了系统的几何、 电子结构和磁性质研究. 研究结果表明Al原子倾向于与Co原子形成最大的成键数, 即Al原子均处在团簇原子拥有最大配位数的位置上. Al掺杂后Co_nAl团簇的稳定性减弱, 磁性降低. 磁性降低的幅度与实验上对较大Co_nAl_M团簇的磁性检测结果获得了很好地符合. 在所有Co_nAl团簇的最稳定结构中, 除Co₄Al外, Al与近邻Co原子均呈现反铁磁性耦合. 相对于纯Co团簇,非磁性Al元素的掺入以及Al掺杂后Co原子整体自旋极化的减弱 是导致Co_nAl团簇磁性的降低主要原因. 关键词： nAl合金团簇')" href="#">Co_nAl合金团簇 几何结构 磁性 自旋极化     

Co_mAl_n(m+n≤6)团簇的结构和磁性理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(DFT-GGA)对ComAln(m+n 6)合金团簇进行了系统的几何、电子结构和磁性质研究.研究结果发现ComAln(m+n 6)团簇最稳定结构倾向于形成Co—Al成键数最多的构型,其中的Co—Al二元合金团簇的最稳定结构类似于纯钴团簇.随着Al原子数的增多,团簇的平均磁矩呈线性降低趋势.ComAl(m=2—5)团簇的总磁矩均比Com+1团簇的小4μB,与实验上对较大CoNAlM团簇的磁性检测结果获得了很好地符合.ComAln团簇磁性的降低主要归因于非磁性Al元素的掺入以及Al掺杂后Co原子的整体自旋极化减弱.     

Ge_nMn(n≤8)团簇的电子结构与磁性的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论下广义梯度近似方法,对Mn掺杂Ge基半导体团簇Ge_nMn(n≤8)的结构与磁性进行了理论研究.结果表明:Ge_nMn(n≤8)的最稳定构型与相应的Ge_(n+1)团簇相似.Mn掺杂后团簇的原子平均结合能与纯锗团簇比较近似;能量二次差分表明:Ge_3Mn和Ge_5Mn团簇较相邻团簇表现出较高的稳定性;当n=1,3和6时,HMO-LUMO能隙较大,n=2时,能隙较小,说明GeMn、Ge_3Mn和Ge_6Mn具有相对较好的化学稳定性,而Ge_2Mn具有较高的化学活性.对Ge_nMn(n≤8)团簇的磁性研究发现,除Ge_8Mn的总磁矩为1μB外,其他团簇的总磁矩均为3μB,且团簇的磁性主要来源于Mn原子.