含Mn過渡金屬合金團簇的結構和磁性理論研究.pdf

1、二元過渡金屬合金團簇由于通過改變化學構成和尺寸大小能夠調控其化學物理性質，得到具有特殊功能的異質納米材料，在磁性存儲、催化、光學和醫(yī)學等領域有廣泛的應用前景，因而對其電子結構與磁性質的研究已成為團簇物理學領域的一個熱門課題。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，仍然是其應用研究的一個關鍵問題。
　　為了深入了解二元過渡金屬

2、合金團簇的性質，提高新納米材料的功能化設計，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、電子結構與磁性質進行了系統(tǒng)的研究，主要討論摻雜后團簇的結構和磁性質之間的關聯(lián)，以及產(chǎn)生不同磁學行為的原因。本論文的主要研究內容及結論如下：
　　1.Mn4TM(TM=3d,4d)合金團簇的結構、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)定結構、穩(wěn)定性、電子和磁性質進行了系統(tǒng)的研究。研究結果發(fā)現(xiàn)，除Mn4Tc團簇為Cs對稱性的四棱錐外， Mn4TM團簇的最穩(wěn)定結構均為扭曲的三角雙錐結構，摻雜原子可看作替代了Mn5團簇基態(tài)結構中一個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團簇擁有最大的20μB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的分析。
　　2. RhnMn(n=1-12)團簇的結構、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、電子結構，穩(wěn)定性和磁性質進行了系統(tǒng)的研究。研究發(fā)現(xiàn)，除了n=7，9，12時團簇的結構發(fā)生重組外，其他RhnMn團簇

5、的最穩(wěn)定結構與純Rh團簇的結構相似，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