二元過渡金屬團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)與磁序.pdf

1、磁性過渡金屬(Mn、Fe、Co、Ni)團(tuán)簇以其奇異的電子結(jié)構(gòu)和磁特性吸引著眾多研究者的目光。研究過渡金屬混合團(tuán)簇，可以實(shí)現(xiàn)對團(tuán)簇磁特性的人工剪裁和設(shè)計(jì)，獲取單質(zhì)過渡金屬團(tuán)簇所不具備的新奇磁特性，有利于生產(chǎn)出新型磁性納米材料，對高密度磁存儲器的制備具有重要的意義。因此，過渡金屬混合團(tuán)簇磁性研究成為近年來研究的焦點(diǎn)。 本文利用密度泛函理論，采用BLYP交換關(guān)聯(lián)函數(shù)和DNP基組，對二元過渡金屬團(tuán)簇MnnX(X=Fe，Co，Ni，La)

2、和XnMn(X=Fe，Co，Ni)(n=1-12)可能的低能態(tài)同分異構(gòu)體進(jìn)行了廣泛搜索，并分析了它們的電子結(jié)構(gòu)和磁性。計(jì)算結(jié)果表明： (1) MnFe中的Mn-Fe間耦合為鐵磁(FM)磁序；Mn2Fe基態(tài)結(jié)構(gòu)中的Mn-Mn間耦合屬于FM磁序，Mn-Fe間耦合屬于反鐵磁(AFM)磁序；Mn3Fe結(jié)構(gòu)中的Mn-Mn問耦合都屬于AFM磁序；Mn4Fe基態(tài)結(jié)構(gòu)中的Mn-Mn間耦合屬于AFM磁序。當(dāng)n≥5時，MnFe團(tuán)簇中的Mn-Mn間耦

3、合均屬于AFM磁序。 (2)當(dāng)n≤4時，MnnCo團(tuán)簇基態(tài)結(jié)構(gòu)中的Mn-Mn和Mn-Co間耦合均為FM磁序；當(dāng)n≥5時，團(tuán)簇中的Mn-Mn間耦合均為AFM磁序。 (3) MnNi中的Mn-Ni間耦合為FM磁序，Mn2Ni和Mn3Ni團(tuán)簇基態(tài)結(jié)構(gòu)中的Mn-Mn間耦合屬于AFM磁序；當(dāng)n≥4時，MnnNi團(tuán)簇中的Mn-Mn間耦合均為AFM磁序。 (4)類似于單質(zhì)Mn團(tuán)簇，MnnFe、MnnCo、MnnNi團(tuán)簇也存在由

4、FM向AFM的磁序轉(zhuǎn)變，且磁序轉(zhuǎn)變范圍趨向小團(tuán)簇；MnnLa團(tuán)簇中不存在由FM向AFM的磁序轉(zhuǎn)變。Mn團(tuán)簇中摻雜Fe、Co和Ni原子時，存在著從Mn原子向Fe、Co和Ni原子的電子轉(zhuǎn)移；而Mn團(tuán)簇中摻雜La原子時，存在著電子從La原子向Mn原子的轉(zhuǎn)移。 (5) FenMn(n=1-12)團(tuán)簇基態(tài)結(jié)構(gòu)中的Fe-Mn間耦合存在著FM和AFM磁序的競爭。當(dāng)n=1-2時，F(xiàn)e-Mn間耦合為FM磁序；當(dāng)n＝3-6，F(xiàn)e-Mn間耦合屬于AF

5、M磁序：當(dāng)n≥7時，F(xiàn)M磁序的Fe-Mn間耦合完全占據(jù)優(yōu)勢。Mn原子低配位數(shù)時有明顯的磁矩增強(qiáng)，展示出了表面增強(qiáng)效應(yīng)。 (6) Mn原子占據(jù)ConMn(n=1-9)團(tuán)簇基態(tài)結(jié)構(gòu)的表面位置，與相同原子數(shù)的單質(zhì)Co團(tuán)簇相比，團(tuán)簇的自旋磁矩增強(qiáng)，且增強(qiáng)的磁矩(2μB)與團(tuán)簇尺寸無關(guān)。對于Co10Mn，Co11Mn和Co12Mn團(tuán)簇，Mn原子占據(jù)基態(tài)結(jié)構(gòu)的中心位置，團(tuán)簇的自旋磁矩沒有增強(qiáng)。 (7) NinMn(n=1-9，11-