釩鈷一維單原子鏈及其一維合金原子鏈體系的理論研究.pdf

1、近年來，由于準一維的納米材料具有獨特的幾何結(jié)構(gòu)和奇異的性質(zhì)，在物理化學及材料等領(lǐng)域引起了科學家們廣泛的關(guān)注。一維的原子鏈體系是能夠驗證三維系統(tǒng)各現(xiàn)成理論的試驗平臺，是理解真實納米線的原子結(jié)構(gòu)、力學與電學性質(zhì)的重要基礎(chǔ)。對一維金屬原子鏈的探究有助于理解從納米線拉伸至原子鏈的詳細的過程，該研究成為材料物理界的一個熱點之一。
　　 過渡金屬V原子的電子組態(tài)是3d34s2，Co原子的電子組態(tài)為3d7s2，即兩原子的電子組態(tài)有很強的互補關(guān)

2、系。本論文基于密度泛函理論的計算方法研究了過渡金屬V和Co各自所形成的一維原子鏈及其一維合金原子鏈的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和相關(guān)的性質(zhì)。期望本研究能夠為材料的制備，體系結(jié)構(gòu)的控制生長及其推廣應用方面提供有力的理論指導。
　　 第一章主要介紹準一維的金屬原子鏈的研究北背景與進展，并且給出了本論文研究的對象。第二章簡單介紹本論文所采用的理論，計算方法和所使用的軟件包：首先介紹密度泛函理論(DFT)、交換關(guān)聯(lián)泛函，然后對贗勢和平面波基組給出簡單解釋

3、，最后介紹量子化學軟件包Vienna ab initio simulation package(簡稱VASP)。
　　 第三章，基于密度泛函理論，我們研究了釩和鈷原子鏈的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與電磁特性。結(jié)果表明：1)V原子能夠形成穩(wěn)定的直線型、二聚化型、平面之字型、梯子型和平面雙之字型這五種一維的鏈式結(jié)構(gòu)；Co不能形成平面雙之字型結(jié)構(gòu)，而是可以形成兩種鍵角的平面之字型結(jié)構(gòu)。2)在一維情況下，釩的成鍵情況和其塊體結(jié)構(gòu)有較大的不同，釩原子鏈中

4、原子間的電荷密度呈現(xiàn)有方向性的鍵，這不同于塊體中的均勻分布；鈷原子鏈結(jié)構(gòu)的電荷密度與其塊體結(jié)構(gòu)的分布相似，仍然保持均勻化分布，即呈現(xiàn)金屬的特征。3)在V所形成的一系列的一維原子鏈式結(jié)構(gòu)中，直線型鏈是最不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，接近等邊三角形的之字型結(jié)構(gòu)鏈為最穩(wěn)定的，其他幾種結(jié)構(gòu)都為亞穩(wěn)定；在Co所形成的一維鏈式結(jié)構(gòu)中，二聚化型是最不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，稍差于直線型，梯子型的結(jié)構(gòu)鏈為最穩(wěn)定的。4)V的幾種一維原子鏈在自旋極化情況下不具有磁性；Co的直線型鏈在