三明治團(tuán)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(dú)特的結(jié)構(gòu)，擁有了不同于宏觀材料的獨(dú)特性能。二茂鐵的發(fā)現(xiàn)為低維納米材料的研究開(kāi)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(guó)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(lái)，在理論模擬和實(shí)驗(yàn)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(duì)無(wú)機(jī)三明治團(tuán)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(jìn)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(shí)及應(yīng)用背景，特別是小尺寸團(tuán)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(shí)和密度泛函理論，并對(duì)在計(jì)算中所使用的VASP軟件包作了簡(jiǎn)要介紹。
　　在第三章中，我們對(duì)無(wú)機(jī)金屬三明治團(tuán)簇Eun(B4N4H8)n+1(n=1-4)的幾何結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)進(jìn)行了系

3、統(tǒng)的研究。這里考慮了該團(tuán)簇的多種結(jié)構(gòu)。對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化以后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)n<4時(shí)，團(tuán)簇的基態(tài)結(jié)構(gòu)屬于同一類(lèi)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(shí)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(tuán)簇中配體環(huán)是不自由的，它的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的影響。計(jì)算表明團(tuán)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(tuán)簇的總磁矩主要由E

4、u原子來(lái)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(jī)等電子體Eun(COT)n+1的磁矩隨團(tuán)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(duì)象由有限尺寸的團(tuán)簇?cái)U(kuò)展到了一維無(wú)限長(zhǎng)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(tuán)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