过渡金属团簇和稀土金属间化合物的计算

摘要

考虑到重元素的相对论效应，采用 GGA、Perdew-Burke-Enzerhof（PBE）交换关联函数对两个到十四个原子的铱团簇进行了计算：（1）得到结构增长模式：简立方增长方式；具有整数个立方单元组成的团簇具有较大的稳定性，对应着幻数团簇；平方单元是铱团簇结构增长的的基本单元；（2）对于带帽结构，边缘带帽结构比面心带帽结构更稳定；（3）偶数个原子的团簇比其近邻的奇数个原子的团簇要稳定；（4）s-d杂化应该是产生特殊基态电子结构的原因。 基于密度泛函理论，采用广义梯度近似交换关联函数，研究了掺Y的钯团簇：Pdn-1Y（n=2-9）和Pdn-2Y2（n=3-9）团簇。我们发现：（1）单掺杂和双掺杂团簇的基态结构和纯钯团簇有类似的几何框架；（2）各种计算结构都表明两种掺杂团簇较之源团簇都具有较高的稳定性；（3）所有的单掺杂团簇具有的1μB总磁矩，对于双掺杂团簇，所有异构体都是没有磁性的；（4）其中Y原子易于占据在具有最大近邻原子数的位置。 利用Chen-Mobius晶格反演作用势对UCu5TAl6（T=Cr，Mn，Fe）化合物进行了模拟，结果表明：（1）得到了稀土这种永磁材料1：12体系的结构参数，与实验报道符合很好；（2）第四组元择优占据8j晶位；（3）解释了不同原子对振动模式的贡献，其中高频段的振动模式主要由高频局域的Al原子激发，而U和Cu原子主要贡献于较低频率的振动模式，T原子对低频振动模式的贡献较大；（4）研究了这些材料的一些简单的机械性质，结果表明Cr，Mn或Fe原子的加入提高了系统的强度及原子间相互作用力；（5）计算了四元体系的声子态密度，并预测了这些化合物的比热、振动熵和德拜温度等热力学性质，第四组元T对这些材料的低温性质起着很大的决定作用。

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第一章绪论

1.1铱团簇和钯钇混合团簇的研究及其进展

1.1.1铱团簇的研究及其进展

1.1.2钯钇混合团簇的研究进展

1.2稀土金属间化合物的研究进展

第二章理论方法

2.1密度泛函理论基础

2.1.1 Thomas-Fermi模型

2.1.2 Hohenberg-Kohn定理

2.1.3 Kohn-Sham方程

2.1.4交换关联泛函

2.1.5总能计算

2.1.6基于密度函数理论的软件简介

2.2原子间相互作用势理论

2.3陈氏晶格反演定理

第三章Irn(n=2-14)团簇的结构和电子性质

3.1引言

3.2计算方法

3.3结果和讨论

3.4小结

第四章钯铱掺杂团簇的第一性原理计算

4.1引言

4.2计算方法

4.3结果和讨论

4.4总结

第五章化合物UCu5TAl6(T=Cr，Mn和Fe)的结构和热力学性质

5.1引言

5.2计算方法

5.3结果和讨论

5.4小结

第六章结论

参考文献

附录

致谢

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