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.     

(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.     

(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3 μB为单元成倍增长, (CoO)5团簇显著降低, 减小至1 μB, (CoO)6团簇又有所增加, 增大至6 μB. (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。     

RhnAl(n=1-6)团簇结构和磁性的研究

用密度泛函理论中的广义梯度近似方法研究了RhnAl(n=1~6)团簇的结构和磁性。结果表明：Rhn-1Al和Rhn (n=2~7)团簇结构是相似的,结合能随团簇尺寸变化趋势一致,原子间的s,p,d轨道杂化使得RhnAl团簇更加稳定。几乎所有Rh原子都是电子受体,Al-Rh键长越小,Rh原子得电子就越多。团簇磁矩主要来自Rh原子的贡献,Rh原子的4d轨道磁矩是Rh原子磁矩的主要部分。Al原子失去的电子越多,则其磁矩就相对越小。     

Rh_nAl(n=1～6)团簇结构和磁性的研究

用密度泛函理论中的广义梯度近似方法研究了Rh_nAl(n=1～6)团簇的结构和磁性.结果表明:Rh(_n-1)Al和Rh_n(n=2～7)团簇结构是相似的,结合能随团簇尺寸变化趋势一致,原子间的s,p,d轨道杂化使得Rh_nAl团簇更加稳定.几乎所有Rh原子都是电子受体,Al-Rh键长越小.Rh原子得电子就越多.团簇磁矩主要来自Rh原子的贡献,Rh原子的4d轨道磁矩是Rh原子磁矩的主要部分.Al原子失去的电子越多,则其磁矩就相对越小.     

(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.     

BenLa (n=1-18) 团簇的结构、电子性质和磁性

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在多种初始构型下充分考虑自旋多重度,研究了BenLa团簇的平衡几何结构、电子性质和磁性.结果表明:BenLa团簇的基态附近有许多能量非常接近的同分异构体,说明该团簇结构较复杂,对其基态的寻找极具挑战性.BenLa团簇具有磁性且稳定性远高于Ben+1团簇,由此可知通过选择合适的掺杂元素可能得到高稳定性的磁性团簇.Be17La团簇特别稳定且能隙与主团簇的能隙相当.体系的磁矩主要来自外层未成对的价电子且La元素的贡献是主要的,除BeLa,Be3La团簇的磁矩为3μB外,其余的都为1μB.     

Co@Aun(n=1-8)团簇的几何结构和电子性质的理论研究

本文利用密度泛函PW91方法研究了Co@Aun(n=1-8)团簇的平衡结构、稳定性和磁矩。结构优化显示Co原子在低能异构体中趋于占据最高配位位置,基态Co@Aun(n=2-6)团簇为二维结构,Co@Au7和Co@Au8转变为三维结构。原子平均结合能、二阶能量差分及HOMO-LUMO能级间隙分析表明掺杂Co原子提高了金团簇的稳定性,改变了金团簇能级间隙的奇偶振荡性,n=5为掺杂团簇的幻数。磁矩的计算揭示Co@Aun团簇的磁性主要源于Co原子的3d轨道。     

Co@Au_n(n=1～8)团簇的几何结构和电子性质的理论研究

本文利用密度泛函PW91方法研究了Co@Au_n（n=1～8）团簇的平衡结构、稳定性和磁矩.结构优化显示Co原子在低能异构体中趋于占据最高配位位置,基态Co@Au_n（n=2～6）团簇为二维结构,Co@Au₇和Co@Au8转变为三维结构.原子平均结合能、二阶能量差分及HOMO-LUMO能级间隙分析表明掺杂Co原子提高了金团簇的稳定性,改变了金团簇能级间隙的奇偶振荡性,n=5为掺杂团簇的幻数.磁矩的计算揭示Co@Au_n团簇的磁性主要源于Co原子的3d轨道.     

Structures,stabilities,and magnetic properties of the Fe_nAu(n=1-12) clusters

The configurations,stabilities,electronic,and magnetic properties of Fe_nAu(n = 1–12) clusters are investigated systematically by using the relativistic all-electron density functional theory with the generalized gradient approximation.The substitutional effects of Au in Fe_(n+1)(n = 1,2,4,5,10–12) clusters are found in optimized structures which keep the similar frameworks with the most stable Fe_(n+1)clusters.And the growth way for Fe_nAu(n = 6–9) clusters is that the Au atom occupies a peripheral position of Fen cluster.The peaks appear respectively at n = 6 and 9 for Fen Au clusters and at n = 5 and 10 for Fe_(n+1)clusters based on the size dependence of second-order difference of energy,implying that these clusters possess relatively high stabilities.The analysis of atomic net charge Q indicates that the charge always transfers from Fe to Au atom which causes the Au atom to be nearly non-magnetic,and the doped Au atom has little effect on the average magnetic moment of Fe atoms in Fen Au cluster.Finally,the total magnetic moment is reduced by 3 μB for each of Fen Au clusters except n = 3,11,and 12 compared with for corresponding pure Fe_(n+1) clusters.     

Structural, electronic and magnetic properties of ConRh (n=1-8) clusters from density functional calculations

The geometries, stabilities, electronic and magnetic properties of Co_nRh (n=1-8) clusters have been investigated systematically within the framework of the generalized gradient approximation density-functional theory. The results indicate that the most stable structures of Co_nRh (n=1-8) clusters are all similar to those of corresponding Co_n+1 clusters. Maximum peaks of second-order energy difference are found at n=2, 4 and 7, indicating that these clusters possess relatively higher stability than their respective neighbors. The magnetism of the ground state of alloy clusters all displays ferromagnetic coupling except for Co₃Rh. In addition, the doped Rh atom exhibits an important influence on the magnetism of alloy clusters, e.g., compared with corresponding pure Co_n clusters, the local moment of Co atom is noticeably enhanced in Co_nRh alloy clusters at n=1, 2, 5, 6, 7 and 8, while reduced at n=3 and 4. Further analysis based on the average bond length, the charge transfer and the spin polarization has been made to clarify the different magnetic responses to Rh doping.     

AunLa(n=1~8)团簇的密度泛函研究简

采用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法,在LANL2DZ基组水平上研究了Aun La(n=1~8)团簇的几何结构.计算并讨论了基态结构稳定性及电子性质.结果表明,当n=3-8时,基态结构均为三维结构且La原子趋向与更多的Au原子结合.团簇二阶能量差分,能隙和化学硬度计算结果显示除了AuLa外,具有偶数数目的团簇比奇数数目的团簇具有更好的稳定性,其中,Au3La团簇的稳定性相对较好.     

AunLa(n=1-8)团簇的密度泛函研究

采用密度泛函理论（DFT）中的杂化密度泛函B3LYP方法,在LANL2DZ基组水平上研究了AunLa (n=1-8)团簇的几何结构。计算并讨论了基态结构稳定性及电子性质。结果表明,当n=3-8时,基态结构均为三维结构且La原子趋向与更多的Au原子结合。团簇二阶能量差分,能隙和化学硬度计算结果显示除了AuLa外,具有偶数数目的团簇比奇数数目的团簇具有更好的稳定性,其中,Au3La团簇的稳定性相对较好。     

Structural and electronic properties of Bin (n = 2-14) clusters from density-functional calculations

The structural and electronic properties of Bi_n (n = 2-14) clusters have been systematically studied using gradient-corrected density-functional theory. For each cluster size, a number of structural isomers were constructed and optimized to search for the lowest-energy structure. The competition of several structural patterns such as cages, superclusters, and layered structures leads to the alternating appearance of these configurations as global minima. Although the tendency of Bi to form puckered-layer structures is already well-known, the electronic states of Bi_n clusters are still far from that of the bulk. As well, a remarkable even-odd atom number oscillation is observed in the structural and electronic properties of the clusters, implying that the stability of Bi_n clusters is mainly dominated by the electron shell effect rather than by geometrical packing. The theoretically calculated values for electron affinities agree well with available experimental data.     

Ga_(2n)(n=1～4)团簇自旋极化机理的密度泛函理论研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在广义梯度近似(GGA)下对Ga_(2n)(n=1～4)团簇进行了几何结构优化和结合能计算,并对其电子结构及成键特性进行了分析.结果表明,Ga_2,Ga_4团簇的基态都是自旋极化态,Ga_6团簇的能量局域极小的八面体结构也具有自旋极化;这些团簇的最外层分子轨道的空间分布是对称的,最外层分子轨道之间的能量相差很小,最外层分子轨道的近简并引起了自旋极化;对称性较高的团簇容易形成近简并的最外层分子轨道.     

First-principles study on the structure,electronic and magnetic properties of HoSin （n=1-12, 20） clusters

The structure, electronic and magnetic properties of HoSin（n= 1 - 12, 20） clusters have been widely investigated by first-principles calculation method based on density flmctional theory （DFT）. From our calculation results, we find that for HoSin（n=1- 12） clusters except n = 7.10, the most stable structures are a replacement of Si atom in the corresponding pure Sin＋1 clusters by Ho atom. The doping of Ho atom makes the stability of Si clusters enhance remarkably, and HoSin（n = 2, 5, 8, 11） clusters are more stable than their neighboring clusters. The magnetic moment of Ho atom in HoSin （n = 1 - 12, 20） clusters mainly comes from of electron of tto, and never quenches.     

利用密度泛函理论研究BnNi(n≤5)小团簇的结构和磁性

基于第一性原理，用密度泛函理论中的广义梯度近似方法，获得了B_nNi(n≤5)小团簇在不同自旋多重度下的几何构型，确定了最低能量结构，并计算了相应的频率、平均结合能和磁性. 结果表明：B_nNi(n≤5)小团簇最低能量结构的自旋多重度分别为2，1，2，1，2；Ni掺入B团簇后增大了其结合能；Ni原子磁矩和团簇总磁矩随团簇尺寸增大而呈现振荡趋势. 关键词： nNi小团簇')" href="#">B_nNi小团簇 自旋多重度 磁性     

Mn(SiO2)3(M=Fe,Co,Ni;n=1-3)团簇的几何结构、光电性质及磁性

基于密度泛函理论中的广义梯度近似系统研究M_n(SiO₂)₃(M=Fe,Co,Ni;n=1-3)团簇的几何结构、光电性质和磁学性质.结果表明:Fe,Co原子相对于Ni原子更易于在(SiO₂)₃团簇上聚集;通过分析团簇的分裂途径及其产物,发现稳定性较好的氧化硅是一种很好的用于负载过渡金属"岛膜"的载体材料;M_n(SiO₂)₃团簇的能隙恰好位于近红外光谱范围内.通过磁性分析发现,该复合团簇的磁矩主要局域在过渡金属原子周围,而且,Fe₂(SiO₂)₃和Co₃(SiO₂)₃具有相对较大的磁矩,这主要源于过渡金属原子的d轨道间相互耦合.能隙和磁性两方面性质进一步肯定了二氧化硅磁性复合材料在医学界被用作光动力靶向治疗的可观前景.     

Structure and magnetic properties of Osn （n=11～22） clusters

The structure and magnetic properties of Osn （n=11～22） clusters are systematically studied by using density functional theory （DFT）. For each size, the average binding energy per atom, the second-order differences of total energies and the highest occupied molecular orbital （HOMO）–the lowest unoccupied molecular orbital （LUMO） gaps are calculated to analyze the stability of the cluster. The structures of Os14 and Os18 clusters are based on a close-packed hexagonal structure, and they have maximum stabilities, so n=14, 18 are the magic numbers. The 5d electrons play a dominant role in the chemical reaction of Osn clusters. The magnetic moments of Osn clusters are quenched around n=12, and when n=18～22 the value approximates to zero, due to the difference of electron transfer.