封装椭圆形C70的手性纳米管的理论表征

应用第一性原理计算,研究了椭圆形的C₇₀分子在碳纳米管中的可能取向．采用(14,7)单壁纳米管为原型材料,发现纳米管和C₇₀分子的弱化学相互作用是决定分子取向的决定因素．通过模拟扫描隧道显微镜图像和计算光学性质,发现封装的椭圆体C₇₀分子的局域电子结构敏感地依赖于分子取向     

MnxSny(x=2,3,4; y=18,24,30)团簇几何结构的密度泛函研究

采用密度泛函方法,研究了Mn_xSn_y(x=2,3,4; y=18,24,30)团簇的几何结构. 发现Mn_xSn_6x+6(x=2,3,4)倾向于形成 Mn 原子内掺入D_3d Sn团簇单笼结构,即Mn₂Sn₁₈, Mn₃Sn₂₄ 和Mn₄Sn₃₀.而Mn_xSn_6x+12(x=2,3)则倾向于形成由两个小笼连接 而成的双笼结构,即MnSn₁₂-MnSn₁₂ 和MnSn₁₂-Mn₂Sn₁₈.因此,可望通过控制掺杂Mn 原子的数量来组装成不同结构的Mn_xSn_y一维纳米线.     

单层硅Si6H4Ph2的稳定性和电子结构密度泛函研究

采用密度泛函计算方法,研究了二维单层硅Si6H4Ph2的稳定性及其电子结构．通过对纯硅纳米片Si6、加氢钝化的硅纳米片Si6H6以及添加苯基钝化的硅纳米片Si6H4Ph2对比研究,揭示了Si6H4Ph2的稳定性机理．通过电子结构研究,发现Si6H4Ph2与Si6H6类似,显示间接带隙半导体性质．     

低维铁电材料研究进展

铁电材料是一类重要的功能材料,铁电元件的小型化、集成化是当今铁电材料发展的一大趋势.但是尺寸效应、表面效应等的存在制约了传统块体铁电材料在纳米尺度下的应用,因而低维度纳米材料中的铁电性能研究成为当前材料科学领域的研究热点之一.本文综述了近年来理论和实验上关于低维铁电材料的探索,包括二维范德瓦耳斯层状铁电材料、共价功能化低维铁电材料、低维钙钛矿材料、外界调控以及二维"铁电金属"等材料的理论预言与实验铁电性的观测;也提出一些物理新机制来解释低维下的铁电性;最后对该领域今后的发展进行了展望.     

钯和铂金属在石墨烯表面不同生长机理第一性原理研究

本文采用密度泛函计算方法,研究了钯和铂金属在石墨烯表面不同的生长机理.几何结构和电子结构分析表明,钯金属的d2z轨道电子通过石墨烯的π电子为中介,转移电子至钯金属的dxz+dyz轨道,并保持石墨烯的π电子不变.该电荷转移机理增强了钯金属与石墨烯衬底之间的相互作用,是钯在石墨烯表面生长的主要原因.反之,铂金属不存在该生长机理,而铂原子的自发团聚是铂金属无法在石墨烯表面生长的另一主要原因.     

H20@C80F60结构稳定性和电子性质的密度泛函研究

采用密度泛函理论(density functional theory,DFT)方法中的广义梯度近似(generalized gradient approximation,GGA),对H20@C80F60结构稳定性和电子性质进行了计算研究.结果表明： H20@C80F60的反应热为236.73eV,大于H20@C80H60的反应热,同时它具有一个3.57eV的较大能隙,说明H20@C80F60具有良好的稳定性．电子结构分析表明：H20@C80F60的最低未占据轨道主要由H原子贡献,而最高占据轨道主要由C原子和F原子贡献,H20@C80F60得电子能力较H20@C80H60有了显著增强．此外,H20@C80F60与H20@C80H60类似,都为闭壳层结构,所有电子均配对,表现为非磁性．     

H20@C80F60结构稳定性和电子性质的密度泛函研究

采用密度泛函理论(density functional theory,DFT)方法中的广义梯度近似(generalized gradient approximation,GGA),对H20@C80F60结构稳定性和电子性质进行了计算研究.结果表明： H20@C80F60的反应热为236.73eV,大于H20@C80H60的反应热,同时它具有一个3.57eV的较大能隙,说明H20@C80F60具有良好的稳定性．电子结构分析表明：H20@C80F60的最低未占据轨道主要由H原子贡献,而最高占据轨道主要由C原子和F原子贡献,H20@C80F60得电子能力较H20@C80H60有了显著增强．此外,H20@C80F60与H20@C80H60类似,都为闭壳层结构,所有电子均配对,表现为非磁性．     

C80H80几何结构和电子性质的密度泛函研究

采用密度泛函理论方法中的广义梯度近似,对C₈₀H₈₀几何结构和电子性质进行了研究. 几何结构研究表明:在C₈₀H₈₀可能稳定存在的两种同分异构体中, 连接12个五边形的20个C原子内部氢化,其余60个C原子外部氢化所形成的结构即 H₂₀@C₈₀H₆₀最稳定,其仍然保持I_h对称性. 通过对H₂₀@C₈₀H₆₀的能级、前线轨道和态密度分析可知: 在H₂₀@C₈₀H₆₀中, H原子的原子轨道与C原子的原子轨道之间在占据态轨道上有较强的杂化, H原子对H₂₀@C₈₀H₆₀的占据态轨道的贡献比较大. 其最高占据轨道主要由外部H原子和碳笼来贡献,而最低未占据轨道主要由内部H原子贡献, 表明内外H原子在H₂₀@C₈₀H₆₀的化学反应中承担不同的角色. H₂₀@C₈₀H₆₀为闭壳层结构,所有电子都是配对的,表现为非磁性.     

2D SnP3: 具有高载流子迁移率和光吸收率的范德瓦尔斯晶体

本文基于第一性原理计算,预测了二维SnP₃层作为新型半导体材料,具有0.71 eV(单层)和1.03 eV(双层)的间接带隙,这与体结构的金属特性不同. 值得注意的是,2D SnP₃具有9.171×10⁴ cm²?V^-1?s^-1的高空穴迁移率和对于整个可见光谱的高光吸收(∽10⁶ cm^-1),这预示2D SnP₃层有望成为纳米电子学和光电子学的候选材料. 有趣的是,本文发现2D SnP₃双层具有与硅类似的电子和光学特性. 考虑到硅基微电子和光伏技术的巨大成功,本文的研究结果将有助于纳米领域的相关研究.     

甲醇在Pt (100)表面吸附与解离的第一性原理研究.

采用基于第一性原理的密度泛函理论结合周期模型方法对甲醇在Pt(100)完整表面的吸附与解离进行了研究. 通过比较不同吸附位置的吸附能与构型参数发现,表面top吸附位为最稳定吸附位,甲醇分子通过氧原子吸附于Pt(100)表面. 同时计算了甲醇分子在top吸附位可能的解离路径,发现在解离过程中OH键首先断裂的路径为最低能量路径. 分解生成的若干产物其吸附稳定性排序为CH₃O>CH₂OH>CH₃>CH₂O.