Postdoctoral Research Work Summary Shanghai Jiao Tong University.pdf

1、研究工作通過(guò)密度泛函理論在B3LYP水平上研究了微觀水合化的金屬-甘氨酸復(fù)合體,氧化銦微小團(tuán)簇,以及氮化鈮微小團(tuán)簇的穩(wěn)定平衡結(jié)構(gòu)、電子穩(wěn)定性和振動(dòng)特征。同時(shí),從理論方面研究了自旋三重態(tài)超導(dǎo)體/鐵磁體/自旋三重態(tài)超導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)中產(chǎn)生的約瑟夫森自旋電流。此外,還利用掃描隧道顯微鏡研究了硅(001)表面上同質(zhì)外延生長(zhǎng)過(guò)程中,坑結(jié)構(gòu)的形成以及表面形貌的演化。主要結(jié)果總結(jié)如下:
　　 a)采用DFT-B3LYP理論方法系統(tǒng)地研究了由金屬離子

2、(Al3+,Ga3+,In3+)和兩性離子型甘氨酸配合基構(gòu)成的復(fù)合體的逐步水合化過(guò)程,以此揭示水溶液環(huán)境條件下金屬離子-生物配合基之間的相互作用。水分子逐個(gè)加到金屬離子上,直到金屬中心處形成六配位位型結(jié)構(gòu)的第一溶劑殼層。此溶劑層的形成歸因于空間位阻和向金屬的電荷轉(zhuǎn)移之間的微妙平衡。由于水分子和金屬之間的電荷非局域化,金屬離子和甘氨酸配位基之間的靜電相互作用隨著逐步水合化而逐漸減弱,這引起了第一溶劑殼層中甘氨酸配位基的NH3+功能團(tuán)的轉(zhuǎn)動(dòng)

3、并形成分子內(nèi)型氫鍵。研究結(jié)果提供了微觀水合化的金屬-甘氨酸生物復(fù)合體的結(jié)構(gòu)和溶劑化能。
　　 b)研究發(fā)現(xiàn),氧化銦團(tuán)簇InmOn(1≤m,n≤4)的基態(tài)結(jié)構(gòu)傾向于構(gòu)成原子的平面排布,并具有In-O離子鍵數(shù)目最大化的趨勢(shì)。由于銦和氧之間發(fā)生了電荷轉(zhuǎn)移,具有同種電荷的原子之間會(huì)存在靜電排斥。靜電排斥的最小化和In-O離子鍵數(shù)目最大化兩者相互競(jìng)爭(zhēng),決定了團(tuán)簇總能量的大小。同時(shí),還進(jìn)一步計(jì)算了團(tuán)簇的振動(dòng)頻率并和已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。最

4、后,討論了團(tuán)簇的帶隙和電荷密度分布。
　　 c)在B3LYP/LanL2Dz水平上研究了Nb3N3的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和振動(dòng)特征。研究發(fā)現(xiàn)線性和平面化同分異構(gòu)體的振動(dòng)譜中存在虛頻,因而得到的優(yōu)化結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的。通過(guò)對(duì)具有合適原子配位方式和對(duì)稱性的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化得到了多個(gè)穩(wěn)定的具有三維結(jié)構(gòu)的同分異構(gòu)體?；鶓B(tài)結(jié)構(gòu)具有Cs對(duì)稱性,由一個(gè)位于頂部的氮原子和底部三個(gè)鈮原子橋鍵的三角形底面的金字塔以及另外兩個(gè)和金字塔的鈮等腰三角形的兩個(gè)等邊上的

5、鈮原子橋鍵的氮原子構(gòu)成。計(jì)算得到的裂解能表明了基態(tài)結(jié)構(gòu)在分解為原子、分子和更小團(tuán)簇方面的穩(wěn)定性。
　　 d)從理論方面研究了自旋三重態(tài)超導(dǎo)體/鐵磁體伯旋三重態(tài)超導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)中產(chǎn)生的約瑟夫森自旋電流。在鐵磁體/超導(dǎo)體界面處,鐵磁散射勢(shì)壘導(dǎo)致了安德列耶夫束縛態(tài)之間的耦合,并解除了其自旋簡(jiǎn)并。通過(guò)這些自旋辟列的安德列耶夫態(tài),約瑟夫森自旋電流在異質(zhì)結(jié)中進(jìn)行輸運(yùn)。產(chǎn)生的自旋超流通過(guò)調(diào)節(jié)鐵磁薄膜的磁化取向和大小,以及加在異質(zhì)結(jié)上偏壓進(jìn)行控制。