30033.合金團簇co13xmnx(x=112)和內(nèi)包金屬二聚體的si20穩(wěn)定性的dft研究

1、中圖分類號：0469UDC：530密級：學校代碼：訝4￡解為丈孥碩士學位論文(學歷碩士)公開10094合金團簇C013xMnx(x=112)和內(nèi)包金屬二聚體的Si20穩(wěn)定性的DFT研究COl3xMnx(x=l一12)bimetallicclustersandEndohedralSi20fullerenelikecage：ADFTInvestigation作者姓名：龐珊指導教師：謝尊教授學科專業(yè)名稱：凝聚態(tài)物理研究方向：材料模擬與設計論文

2、開題日期：2012年9月3日摘要在過去的三十年來，人們對于團簇結(jié)構(gòu)和特性有著廣泛的興趣，是由丁二其具有不同于塊體材料的獨特物理化學性質(zhì)。磁性過渡金屬團簇在諸多領域具有著潛在的應用價值，像是高密度磁刻錄、催化、光學以及生物醫(yī)學等領域。Co、Mn元素作為3d過渡金屬的代表。其二元合金團簇的磁特性備受關(guān)注。此外，隨著碳富勒烯奇異結(jié)構(gòu)和性能認識的深入，人們對類富勒烯硅籠的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也產(chǎn)生了極大興趣。由于硅硅鍵sp2雜化的缺失，純硅的籠狀結(jié)構(gòu)并不

3、穩(wěn)定；研究表明通過內(nèi)包中心原子，硅的籠狀結(jié)構(gòu)的應用可以甚至超過碳富勒烯。本文基于密度泛函理論(OFT)，采用廣義梯度近似(GGA)下的PBE交換關(guān)聯(lián)泛函，對十三個原子的合金鈷錳團簇Col3。Mn；(x=112)進行了磅究，系統(tǒng)的計算了團簇幾何結(jié)構(gòu)的演化、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、電子結(jié)構(gòu)和磁特性；在DFTGGA／PBE水平上計算了3d過渡金屬(TM)聚體TM2對最小的類富勒烯TM2@Si20的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，討論了TM2在穩(wěn)定硅富勒烯結(jié)構(gòu)中所起的作用。

4、論文得到的結(jié)論如下：在C013Mn。(X_112，X代表摻雜Mn原子的個數(shù))團簇的基態(tài)結(jié)構(gòu)中，團簇傾向于以高對稱的20面體的團簇結(jié)構(gòu)穩(wěn)居。混合團簇中Co原子偏好成為表面原子，除了當Mn原子個數(shù)為4、6、8的這三個團簇為體心鉆原子，Mn原子則一般偏好占據(jù)中心位置。團簇中隨著Mn原子個數(shù)的增加，團簇的結(jié)合能逐漸降低。團簇的二階能量差分在x=3、5、8時為峰值，表明C010Mm、CosMn5、C05Mn8三個團簇為幻數(shù)團簇，其中CosMn8團

5、簇的化學性質(zhì)最為穩(wěn)定，在形成摻雜團簇過程中，Co原子比Mn原子更容易得到電子，電子的主要施主原子是位于團簇結(jié)構(gòu)的中心位置，配位數(shù)對得失電子的影響較大。合金C013。Mn。團簇的總磁矩在x≤3時呈單調(diào)遞增趨勢，在x≥9時，團簇的總磁矩逐漸減小。而在3x9區(qū)間內(nèi)，Col3。Mnx團簇總磁矩呈現(xiàn)出明顯的奇偶震蕩行為，在此區(qū)間，摻雜Mn原子的個數(shù)為偶數(shù)時的總磁矩要大于相鄰Mn原子個數(shù)為奇數(shù)的Mn總磁矩。當x=8時，摻雜團簇的HOMOLUMO能隙

6、為最大值，團簇的總磁矩也是最大的。由此我們推斷，CosMns團簇為構(gòu)建良好的磁性材料奠定了基礎。摻雜3d過渡金屬雙原予以后的TMz@Si20(TM=Sc，Ti，VCrMn，F(xiàn)e，Co，Ni，Cu，Zn)l虱簇體系，除了Fe元素的雙原子有一個探出籠外，其他元素的的摻雜雙原子均位于籠子內(nèi)部。摻雜團簇中，Ti2、V2、Coz和Ni2聚物摻雜硅籠子以后形成的團簇具有較高的結(jié)合能，能夠保持較高的穩(wěn)定性。摻雜過渡金屬二聚物可以使整個硅籠子收縮，其中