一维环多烯-过渡金属三明治分子线的电子结构和磁性研究

摘要

有机金属化合物是重要的分子自旋电子学材料，具有很大的潜在应用价值，它们的研究对自旋电子学及自旋电子器件的发展具有重要意义。
　　 本文运用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理的材料性质计算软件Materials Studio 4.3里面的Dmol3软件包，系统地研究了一维环多烯（CnHn，n=5,6,7,8）-过渡金属（Mt，Mt=Sc~Zn）三明治分子线的几何结构、电子结构及磁性。
　　 通过几何结构的优化计算，本文发现当n=5或者6时，几乎所有的CnHn-Mt（Sc~Zn）三明治分子线结构都是稳定的（除了C6H6Cu、C6H6Zn），不存在亚稳态，其中配位体碳环上所有的原子都处在一个平面上；当n=7(n=8)时，只有过渡金属前几号C7H7Sc、C7H7Ti、C7H7V、C7H7Co(C8H8Sc、C8H8Ti、C8H8V、C8H8Cr)的分子线的几何结构是碳环原子保持在一个平面内，不存在畸变，实验上相对比较容易合成。随着过渡金属原子序数的增加，（a）一维环多烯-过渡金属三明治结构越来越不稳定（Eb的绝对值越来越小）；（b）结构稳定时环多烯-过渡金属三明治分子线的晶格常数c先减小再增加。
　　 接下来本文研究了那些稳定的一维环多烯-过渡金属分子线的电子结构及磁性，发现C6H6V，C6H6Mn，C5H5V，C5H5Cr，C5H5Fe分子线的能带为半金属性，与Lei Shen等人[40]的计算结果一致。首次发现了一种新的具有半金属性的分子线结构：C8H8V，其自旋向上（两个电子多占据）的通道为金属性，自旋向下（一个电子少占据）的通道为半导体性；然后通过态密度（DOS）与分态密度（PDOS）分析，认为V原子的3d轨道与配位体C8H8碳环的2p轨道的强相互作用在费米面附近对半金属性的贡献最大。随后为了进一步验证其半金属性，本文计算了C6H6V，C6H6Mn，C5H5V，C5H5Cr，C5H5Fe，C8H8V等分子线的自旋总磁矩，发现除了C5H5Cr分子线磁矩的计算结果为0.71μB，其他的都是整数值。按照这些半金属性分子线可能的化合价电子排布分析了其能带以及磁性来源，与计算结果一致。

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文摘

英文文摘

声明

1 绪论

2 计算理论与结果分析

3、总结及展望

致 谢

参考文献