鋁團(tuán)簇?fù)?d雜質(zhì)原子和鋸齒型氮團(tuán)簇?fù)教茧s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(jiǎn)稱ADF）方法是國(guó)際公認(rèn)的一種高效的計(jì)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(tuán)簇領(lǐng)域的計(jì)算及研究。本文通過ADF軟件，分別對(duì)純鋁Aln(n=2-12)摻3d過渡金屬雜質(zhì)后的混合團(tuán)簇及非金屬C11-nNn(n=4-11）團(tuán)簇進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　 首先，我們?cè)敿?xì)地研究了MAln(M=Cr，Mn，F(xiàn)e，Co，Ni;

2、n=2-12)團(tuán)簇中3d過渡金屬雜質(zhì)對(duì)原有純鋁團(tuán)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(tuán)簇結(jié)構(gòu)發(fā)生不同程度的畸變;同時(shí)，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(duì)于Aln+．和MAln(M=Cr，Mn，F(xiàn)e，Co，Ni;n=2-12)團(tuán)簇，當(dāng)n＜5時(shí)，純鋁團(tuán)簇為平面結(jié)構(gòu)，但摻雜后，只有MAl2是平面的，其余摻雜團(tuán)簇都是三維結(jié)構(gòu)。
　

3、　 (2)研究表明7個(gè)原子的純鋁團(tuán)簇的穩(wěn)定性較好。摻雜后，含有6或7個(gè)Al原子的混合CrAl6、MnAl6和CoAl7、NiAl7團(tuán)簇也表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性。另外，個(gè)別團(tuán)簇具有很高的穩(wěn)定性，如FeAl4團(tuán)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(tuán)簇的磁矩，對(duì)于CrAln和MnAln(n=2-12)團(tuán)簇，除CrAl5具有1μB的正常磁矩外，其余團(tuán)簇均具有2μ8～5μB的異常磁矩，表現(xiàn)出較強(qiáng)的

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

5、磁性雜質(zhì)Cu、Zn的摻入對(duì)純鋁團(tuán)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(tuán)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(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)畸變，導(dǎo)致對(duì)稱性下降。但我們也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)例外，CuAl12中性團(tuán)簇具有Ih對(duì)稱性，反而比我們計(jì)算的Al13的D3d對(duì)稱性要高。
　　 (2) CuAl3和ZnAl2團(tuán)簇具有2μB的磁矩，CuAl12和ZnAl3團(tuán)簇具有3μB的磁矩，這四個(gè)團(tuán)簇均是磁性團(tuán)簇，說明非磁性雜質(zhì)原子

6、摻入到非磁性團(tuán)簇中也可能使團(tuán)簇表現(xiàn)出磁性。
　　 最后，我們對(duì)非金屬CmNn（m，n=1-10，4≤m+n≤11）團(tuán)簇的電子結(jié)構(gòu)、成鍵特性以及團(tuán)簇的穩(wěn)定性進(jìn)行了詳細(xì)的研究。發(fā)現(xiàn)純氮團(tuán)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(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵，而C與相鄰原子均形成π鍵導(dǎo)致的。此外，CmNn團(tuán)簇的穩(wěn)定性取決于團(tuán)簇中N原子的個(gè)數(shù)，且表現(xiàn)出奇偶特性，無論摻雜團(tuán)簇以何種比例混合，含有4個(gè)N