鋁團簇摻3d雜質(zhì)原子和鋸齒型氮團簇摻碳雜質(zhì)原子的物理特性研究.pdf

1、阿姆斯特丹密度泛函（Amsterdam Density Functional，簡稱ADF）方法是國際公認的一種高效的計算方法，它基于密度泛函理論的第一性原理分析，采用線性標(biāo)度和并行技術(shù)，非常適合團簇領(lǐng)域的計算及研究。本文通過ADF軟件，分別對純鋁Aln(n=2-12)摻3d過渡金屬雜質(zhì)后的混合團簇及非金屬C11-nNn(n=4-11）團簇進行了系統(tǒng)的研究。
　　 首先，我們詳細地研究了MAln(M=Cr，Mn，F(xiàn)e，Co，Ni;

2、n=2-12)團簇中3d過渡金屬雜質(zhì)對原有純鋁團簇結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性以及磁性的影響，得到了一些新的結(jié)果，具體體現(xiàn)在:
　　 (1)雜質(zhì)原子(Cr，Mn，F(xiàn)e，Co，Ni)的摻入使團簇結(jié)構(gòu)發(fā)生不同程度的畸變;同時，具有相同原子數(shù)的異構(gòu)體的能量排序也發(fā)生了改變。對于Aln+．和MAln(M=Cr，Mn，F(xiàn)e，Co，Ni;n=2-12)團簇，當(dāng)n＜5時，純鋁團簇為平面結(jié)構(gòu)，但摻雜后，只有MAl2是平面的，其余摻雜團簇都是三維結(jié)構(gòu)。
　

3、　 (2)研究表明7個原子的純鋁團簇的穩(wěn)定性較好。摻雜后，含有6或7個Al原子的混合CrAl6、MnAl6和CoAl7、NiAl7團簇也表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性。另外，個別團簇具有很高的穩(wěn)定性，如FeAl4團簇，這與它們的閉電子殼層結(jié)構(gòu)有關(guān)．
　　 (3)3d過渡金屬原子的摻入改變了原有團簇的磁矩，對于CrAln和MnAln(n=2-12)團簇，除CrAl5具有1μB的正常磁矩外，其余團簇均具有2μ8～5μB的異常磁矩，表現(xiàn)出較強的

4、磁性。在FeAln和CoAln(n=2-12)團簇中，一半數(shù)目的團簇具有2μB～4μB的異常磁矩，顯現(xiàn)出磁性。對于NiAln（n=2-12）團簇，只有NiAl4、NiAl6和NiAl12三個團簇具有相同的2μB的磁矩，其余團簇我們沒有發(fā)現(xiàn)異常磁矩。分析表明這些團簇異常磁矩的產(chǎn)生歸因于3d原子摻雜的影響以及強烈的sp-d軌道雜化作用。
　　 其次，我們計算了CuAln和ZnAln(n=2-12)中性團簇和離子團簇的結(jié)合能，研究了非

5、磁性雜質(zhì)Cu、Zn的摻入對純鋁團簇基態(tài)結(jié)構(gòu)以及磁性的影響。研究表明:
　　 (1)所有摻雜團簇的中性基態(tài)結(jié)構(gòu)都可以通過替換的方式得到，但摻雜會發(fā)生結(jié)構(gòu)畸變，導(dǎo)致對稱性下降。但我們也發(fā)現(xiàn)了一個例外，CuAl12中性團簇具有Ih對稱性，反而比我們計算的Al13的D3d對稱性要高。
　　 (2) CuAl3和ZnAl2團簇具有2μB的磁矩，CuAl12和ZnAl3團簇具有3μB的磁矩，這四個團簇均是磁性團簇，說明非磁性雜質(zhì)原子

6、摻入到非磁性團簇中也可能使團簇表現(xiàn)出磁性。
　　 最后，我們對非金屬CmNn（m，n=1-10，4≤m+n≤11）團簇的電子結(jié)構(gòu)、成鍵特性以及團簇的穩(wěn)定性進行了詳細的研究。發(fā)現(xiàn)純氮團簇均為鋸齒型的線狀結(jié)構(gòu)，C原子的摻入使原有位置的鋸齒結(jié)構(gòu)被拉直，這一現(xiàn)象是由于N-N間形成兩個σ鍵和一個π鍵，而C與相鄰原子均形成π鍵導(dǎo)致的。此外，CmNn團簇的穩(wěn)定性取決于團簇中N原子的個數(shù)，且表現(xiàn)出奇偶特性，無論摻雜團簇以何種比例混合，含有4個N