三明治團簇Eun(B4N4H8)n+1(n=1-4)及其納米線的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)研究.pdf

1、低維納米材料由于其獨特的結(jié)構(gòu)，擁有了不同于宏觀材料的獨特性能。二茂鐵的發(fā)現(xiàn)為低維納米材料的研究開辟了新的領(lǐng)域。這種由金屬原子與環(huán)狀配體分子組成的三明治分子，由于其具有奇特的物理和化學(xué)性質(zhì)，在國防科技、工業(yè)催化、生物醫(yī)藥和高性能光電器件等方面存在著巨大的潛力，因此受到了廣泛關(guān)注。近年來，在理論模擬和實驗研究等方面都取得了豐碩的成果。本文基于密度泛函理論，利用VASP軟件包，對無機三明治團簇Eun(B4N4H8)n+1(n=1-4)及其一維

2、納米線的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)進行了系統(tǒng)的研究，主要內(nèi)容如下：
　　第一章主要介紹了低維納米材料的理論知識及應(yīng)用背景，特別是小尺寸團簇及一維三明治納米線的研究現(xiàn)狀，結(jié)尾提出了本文的研究目的及意義。在第二章中，介紹了相關(guān)的理論研究背景，主要包括第一性原理相關(guān)知識和密度泛函理論，并對在計算中所使用的VASP軟件包作了簡要介紹。
　　在第三章中，我們對無機金屬三明治團簇Eun(B4N4H8)n+1(n=1-4)的幾何結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)進行了系

3、統(tǒng)的研究。這里考慮了該團簇的多種結(jié)構(gòu)。對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化以后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)n<4時，團簇的基態(tài)結(jié)構(gòu)屬于同一類型，即所有B4N4H8環(huán)狀配體沿分子軸向完全重合。而當(dāng)n=4時基態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，即中間配體環(huán)旋轉(zhuǎn)了45°。我們還發(fā)現(xiàn)團簇中配體環(huán)是不自由的，它的轉(zhuǎn)動會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的影響。計算表明團簇的結(jié)合能很大，其結(jié)構(gòu)在熱力學(xué)上是穩(wěn)定的。研究還發(fā)現(xiàn)Eun(B4N4H8)n+1的基態(tài)都是反鐵磁的，能隙隨尺寸的增大表現(xiàn)奇偶交替變化的規(guī)律。團簇的總磁矩主要由E

4、u原子來提供，所以Eu原子之間的反鐵磁排列造成了總磁矩也隨n的奇偶交替變化而振蕩，這與其有機等電子體Eun(COT)n+1的磁矩隨團簇尺寸增大而線性增加的規(guī)律不同。
　　在第四章中，我們將研究對象由有限尺寸的團簇擴展到了一維無限長的三明治納米線[Eu(B4N4H8)]∞。我們選取了[Eu(B4N4H8)]∞的3種可能結(jié)構(gòu)，優(yōu)化后發(fā)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)都是穩(wěn)定的。與有限團簇相比，我們還發(fā)現(xiàn)納米線的基態(tài)變成了鐵磁態(tài)。能帶和態(tài)密度表明這3種納米線