含Mn過渡金屬合金團簇的結(jié)構(gòu)和磁性理論研究.pdf

1、二元過渡金屬合金團簇由于通過改變化學(xué)構(gòu)成和尺寸大小能夠調(diào)控其化學(xué)物理性質(zhì)，得到具有特殊功能的異質(zhì)納米材料，在磁性存儲、催化、光學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，因而對其電子結(jié)構(gòu)與磁性質(zhì)的研究已成為團簇物理學(xué)領(lǐng)域的一個熱門課題。近幾年，越來越多的理論和實驗研究對二元過渡金屬團簇進行了深入的探究，但是對如何選擇摻雜元素的種類、組成、原子排列方式和尺寸大小，以獲得新的電磁性質(zhì)，仍然是其應(yīng)用研究的一個關(guān)鍵問題。
　　為了深入了解二元過渡金屬

2、合金團簇的性質(zhì)，提高新納米材料的功能化設(shè)計，本文選擇了 Mn5團簇和 Rhn團簇作為參照，摻入其他過渡金屬元素，通過密度泛函理論方法對Mn4TM(TM=3d，4d)和RhnMn(n=1-12)團簇的幾何、電子結(jié)構(gòu)與磁性質(zhì)進行了系統(tǒng)的研究，主要討論摻雜后團簇的結(jié)構(gòu)和磁性質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)，以及產(chǎn)生不同磁學(xué)行為的原因。本論文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　1.Mn4TM(TM=3d,4d)合金團簇的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和磁性
　　基于密度泛函

3、理論(DFT)對Mn4TM(TM=3d，4d)合金團簇的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性、電子和磁性質(zhì)進行了系統(tǒng)的研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除Mn4Tc團簇為Cs對稱性的四棱錐外， Mn4TM團簇的最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)均為扭曲的三角雙錐結(jié)構(gòu)，摻雜原子可看作替代了Mn5團簇基態(tài)結(jié)構(gòu)中一個Mn原子的位置。與Mn5團簇相比，除Mn4Ag團簇外，合金團簇均擁有較大的平均結(jié)合能，表明過渡金屬原子的摻入增大了主團簇的穩(wěn)定性。除 Mn4Tc團簇外，合金團簇的總磁矩與Mn5團簇相比呈

4、現(xiàn)不同程度的增加。Mn4Ni和Mn4Pd團簇?fù)碛凶畲蟮?0μB的鐵磁性磁矩，意味著其可能是高密度磁存儲材料的理想構(gòu)筑基元。另外，Mn4TM合金團簇磁性的變化起源在文中也進行了詳細(xì)的分析。
　　2. RhnMn(n=1-12)團簇的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和磁性研究
　　基于密度泛函理論對RhnMn(n=1-12)團簇的幾何、電子結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性和磁性質(zhì)進行了系統(tǒng)的研究。研究發(fā)現(xiàn)，除了n=7，9，12時團簇的結(jié)構(gòu)發(fā)生重組外，其他RhnMn團簇

5、的最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)與純Rh團簇的結(jié)構(gòu)相似，Mn原子可視為取代了Rh團簇上的一個Rh原子，且所有 RhnMn合金團簇的對稱性有明顯降低。與 Rhn+1團簇相比，RhnMn團簇的結(jié)合能有所降低，表明Mn原子的摻入降低了團簇的穩(wěn)定性；同時，分裂能和二階差分能曲線在n=3，5，8和11時出現(xiàn)局域最大值，表明這些團簇較其近鄰團簇穩(wěn)定性增強。與純Rhn+1團簇相比，除n=9，10，11時合金團簇的磁矩與純Rh團簇相比保持不變外，其余RhnMn團簇的總磁矩