富勒烯C20分子器件的电子结构和传导特性

运用基于密度泛函理论和基于非平衡格林函数的第一性原理方法研究了富勒烯C₂₀分子及连接电极构成的C₂₀分子器件的电子结构及电子输运性质.构建了三个基于C₂₀分子的嵌入K和Si原子的电子输运系统,并得到了电子透射谱和分子轨道分布.分析了三种器件的电子结构和输运性质的产生原因,说明C₂₀分子器件的电子传导主要集中在外壳.在C₂₀分子空笼中嵌入K和Si原子后,其电子输运仍然主要集中于富勒烯C₂₀的外壳. 关键词： 20分子')" href="#">富勒烯C₂₀分子 电子结构 电子传导     

Na掺杂对C20H20分子的电子输运性质影响

利用第一性原理密度泛函理论和非平衡格林函数方法研究了Na@C₂₀H₂₀分子的电子输运性质. 计算结果显示它的I-V曲线在偏圧 V范围内表现出了较好的线性特性, 出现了明显的负微分电阻现象, 并得到其平衡电导为0.0101G₀. 通过与Li@C₂₀H₂₀分子对比分析, 发现掺杂Na不仅能提高C₂₀H₂₀分子的电子输运能力, 而且 关键词： 20H₂₀分子')" href="#">Na@C₂₀H₂₀分子 电子输运 负微分电阻     

C50富勒烯分子的电子结构与传输特性研究

本文构建了Au原子面为电极的富勒烯C₅₀分子的电子输运模型,使用非平衡格林函数方对构建的以Au原子面为电极的C₅₀分子的电子输运模型进行了电子传输性质的计算.通过计算得出了电子透射谱、电导曲线和电流电压曲线,分析了此分子器件产生电子输运性质的原因.研究计算结果发现:C₅₀分子具有量子器件的开关特性,并具有明显的半导体特征.     

C40富勒烯分子的电子结构与传输特性研究

本文采用密度泛涵理论对富勒烯C₄₀分子进行了结构优化,得到了稳定构型,然后构建了以金原子面为电极的电子输运模型.使用非平衡格林函数方法对构建的电子输运模型进行了电子输运性质的计算,得到了电子透射谱和伏安曲线,并分析了分子器件产生电子输运性质的原因.研究结果发现:C₄₀富勒烯的化学活性明显强于富勒烯C₆₀和C₃₂分子,在一些分子能级处,该分子为一个良导体.     

X@C20F20(X=He,Ne,Ar,Kr)几何结构和 电子结构的理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似, 对X@C₂₀F₂₀(X=He, Ne, Ar, Kr)几何结构和电子结构进行了计算研究. 几何结构优化发现: 惰性气体原子X内掺到C₂₀F₂₀笼后, 均稳定于碳笼中心, 随着内掺X原子序数的增大, X原子对C₂₀F₂₀笼的影响越来越大. 能隙、内掺能和振动频率计算表明: 内掺X原子使得C₂₀F₂₀的稳定性得到了显著提升, X@C₂₀F₂₀(X=He, Ne, Ar, Kr)都具有良好的稳定性, 并且随着X原子序数的增大, 其稳定性也基本呈现逐渐增强的趋势. 电子结构研究发现: X原子对X@C₂₀F₂₀费米能级附近的占据轨道基本没有贡献, 而对其未占据轨道贡献较大. 计算还发现: 在X@C₂₀F₂₀中, He 和Kr分别从C₂₀F₂₀的C 笼上获得了0.126和0.271个电子, 而Ne和Ar却分别向C笼转移了0.060和0.012个电子. 由此可见: X原子与C原子之间都发生了电荷转移, C笼上的C原子与惰性气体原子X间形成了一定的离子键.     

MC20F20（M=Li，Na，Be和Mg）几何结构和电子性质的密度泛函计算研究

采用密度泛函理论（density functional theory, DFT）中的广义梯度近似（generalized gradient approximation, GGA）对MC₂₀F₂₀（M=Li,Na,Be和Mg）的几何结构和电子性质进行了计算研究.几何结构研发现：随着内掺原子序数的增加,金属原子M对C₂₀F₂₀中的C—C键的影响越来越大,而对C—F键的影响甚微.掺杂能计算表明：MC₂₀F₂₀的掺杂能均为负值,需要在一定的实验条件下才能被合成.内掺碱金属和碱土金属分别产生了两类截然不同的能隙和磁性.其中,内掺碱金属的能隙非常小,且带有1μ_B的净磁矩,表现出磁性;而内掺碱土金属的能隙比C₆₀的能隙还大,净自旋为0,表现出非磁性. 关键词： 富勒烯 几何结构 电子结构 密度泛函     

富勒烯C20分子器件的电子结构和传导特性

运用基于密度泛函理论和基于非平衡格林函数的第一性原理方法研究了富勒烯C20分子及连接电极构成的C20分子器件的电子结构及电子输运性质.构建了三个基于C20分子的嵌入K和Si原子的电子输运系统,并得到了电子透射谱和分子轨道分布.分析了三种器件的电子结构和输运性质的产生原因,说明C20分子器件的电子传导主要集中在外壳.在C20分子空笼中嵌入K和Si原子后,其电子输运仍然主要集中于富勒烯C20的外壳.     

C74分子光谱特性及电子结构的密度泛函研究

利用第一性原理的密度泛函理论和非平衡格林函数的方法研究了C₇₄分子的分子轨道密度、振动光谱和态密度.结果显示C₇₄分子的能隙不足0.6 eV.比较C₇₄分子的电子云分布发现,在HOMO和LUMO状态下的电子只分布在C₇₄分子的半球表面侧,电子在成键过程中都表现出了较好的离域特性.C₇₄分子的红外光谱和拉曼光谱显示,碳碳键的振动在有些频率处只有红外活性,有些频率处只有拉曼活性,还有一些频率处既有红外又有拉曼活性.另外,考虑电子自旋作用时C₇₄分子态密度的极大值数量有所增加,并使简并的能级发生分裂.     

富勒烯C20四聚体的结构与性能研究

采用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函(B3LYP)方法, 在6-31 G基组水平上对C₂₀四聚体进行了几何参数全优化, 得到了基态构型, 并对其稳定性、电子结构、极化率和芳香性进行了计算研究. 结果表明: C₂₀碳笼以[2+2]加成方式结合形成C₂₀四聚体, 具有良好的热力学稳定性; C原子内部以sp²的方式杂化, C原子之间有少量电荷转移; C₂₀ 四聚体的IR和Raman光谱都有较多的振动峰; 随碳笼数的增加, C₂₀聚合物中原子间的成键相互作用随之增强; C₂₀四聚体具有芳香性.     

利用三阶微商吸收光谱确定C60分子能隙

利用三阶微商吸收光谱观测到可见区C₆₀分子电子光谱中丰富的振动光谱结构.通过对此类电子-振动跃迁的指认分析，给出了C₆₀分子部分振动模频率，确定了C₆₀分子能隙. 关键词：     

First-principles study of transport properties of endohedral Li@C20 metallofullerene

The transport properties of the endohedral Li@C₂₀ metallofullerene are studied using density functional non-equilibrium Green’s function method. The equilibrium conductance of Li@C₂₀ metallofullerene becomes larger than that of the empty C₂₀ fullerene molecule. The I–V curve under low-bias voltage shows the characteristic of metallic behavior; another, the novel negative differential resistance behavior is also observed. It is found that the doping effect of Li atom significantly changes the transport properties of C₂₀ fullerene.     

Ab initio study of transport properties of an all-carbon molecular switch based on C20 molecule

Choosing closed-ended armchair (5, 5) single-wall carbon nanotubes (CCNTs) as electrodes, we have investigated the electron transport properties across a carbon molecular junction consisting of a C₂₀ molecule sandwiched between two semi-infinite carbon nanotubes. It is shown that the Landauer conductance of this carbon hybrid system can be tuned within several orders of magnitude not only by varying the tube-C₂₀ distance, but more importantly by changing the orientation of the C₂₀ molecule and rotating the C₂₀ molecule or one of the tubes around the symmetry axis of the system at fixed distances. This fact could make this all-carbon molecular system a possible candidate for a nano-electronic switching device. Moreover, our study also reveals that molecular configuration selection and structural relaxation would play an important role in the design of such devices.      

Ab initio investigations of the charge transport properties of endohedral M@C20（M=Na and K）metallofullerenes

Using density functional theory and quantum transport calculations based on nonequilibum Green’s function formalism,we investigate the charge transport properties of endohedral M@C 20 (M=Na and K) metallofullerenes.Our results show that the conductance of C 20 fullerene can be obviously improved by insertion of alkali atom at its centre.Both linear and nonlinear sections are found on the I-V curves of the Au-M@C 20-Au two-probe systems.The novel negative differential resistance behaviour is also observed in Na@C 20 molecule but not in K@C 20.     

Density functional calculations on the geometric structure and properties of the 3d transition metal atom doped endohedral fullerene M@C20F20（M=Sc-Ni）

This paper uses the generalised gradient approximation based on density functional theory to analyse the geometric structure and properties of the 3d transition metal atom doped endohedral fullerene M@C20F20(M=Sc-Ni).The geometric optimization shows that the cage centre is the most stable position for M,forming the structure named as M@C 20 F 20-4.The inclusion energy,zero-point energy,and energy gap calculations tell us that Ni@C 20 F 20-4 should be thermodynamically and kinetically stablest.M@C 20 F 20-4(M = Sc-Co) possesses high magnetic moments varied from 1 to 6 μ B,while Ni@C 20 F 20-4 is nonmagnetic.The Ni-C bond in Ni@C 20 F 20-4 contains both the covalent and ionic characters.     

Gas-sensor property of single-molecule device:F_2 adsorbing effect

The single thiolated arylethynylene molecule with 9,10-dihydroanthracene core(denoted as TADHA) possesses pronounced negative differential conductance(NDC) behavior at lower bias regime. The adsorption effects of F_2 molecule on the current and NDC behavior of TADHA molecular junctions are studied by applying non-equilibrium Green's formalism combined with density functional theory. The numerical results show that the F_2 molecule adsorbed on the benzene ring of TADHA molecule near the electrode can dramatically suppresses the current of TADHA molecular junction. When the F_2 molecule adsorbed on the conjugated segment of 9,10-dihydroanthracene core of TADHA molecule, an obviously asymmetric effect on the current curves induces the molecular system showing apparent rectifier behavior. However, the current especially the NDC behavior have been significantly enlarged when F_2 addition reacted with triple bond of TADHA molecule.     

内掺过渡金属富勒烯衍生物Ni@C20H20几何结构、成键和电磁性质的密度泛函计算研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似对Ni@C₂₀H₂₀的几何结构、成键和电磁性质进行密度泛函计算研究.结构优化发现位于偏离笼子中心三种位置处的Ni原子优化之后均回到笼子中心.结合能和能隙分析表明C₂₀H₂₀的中心位置是Ni原子热力学和动力学最稳定的位置.成键分析表明：Ni原子位于C₂₀H₂₀中心时,和C原子之间几乎没有相互作用,保持自己的孤立状态.电磁分析表明：原子磁矩为2关键词： 20H₂₀')" href="#">C₂₀H₂₀ 20H₂₀')" href="#">Ni@C₂₀H₂₀ 几何结构 成键 电磁性质 密度泛函理论     

C20分子的一个电子输运模型研究

本文构建了Li链为电极的富勒烯C20分子的电子输运模型, 使用非平衡格林函数方法(Non-equilibrium Green's function, NEGF)对构建的Li电极和C20分子构成的分子器件进行了电子输运性质的计算. 计算得出了电子透射谱和电流电压曲线, 分析了产生这个分子器件电子输运性质的原因. 研究计算结果发现,大部分能量的电子是不会穿过器件的, 即使考虑不同偏压,能穿过器件的电子都集中在几个固定的能量上, 且在这几个固定能量上透过率比较高. 计算得出的伏安曲线说明在偏压为1.925V时电流达到最大, 只有在这个偏压周围才有相对明显的电流.     

基态MgB2分子的结构与分析势能函数

应用群论及原子分子反应静力学方法推导MgB₂分子的电子状态及其离解极限,采用密度泛函B3LYP和从头计算QCISD方法在6-311++G**基组水平上,对MgB₂分子可能的状态进行优化计算,得出MgB₂的三重态能量最低,其稳定构型为C_2v,平衡核间距R_e=2.2977,键角α_BMgB=41.5521°,能量为-248.9645a.u.同时还计算了基态的简正振动频率:对称伸缩振动频率ν（B₂）=315.4430 cm^-1,反对称伸缩振动频率ν（A₁）=418.1883 cm^-1和弯曲振动频率ν（A₁）=968.9672 cm^-1.在此基础上,使用多体项展式理论方法,导出了基态MgB₂分子的解析势能函数,其等势面准确再现了基态MgB₂平衡结构和离解能,并由此讨论了B+MgB和Mg+BB分子反应的势能面静态特征. 关键词： 2')" href="#">MgB₂ 多体项展式理论 解析势能函数