磁性二元金属团簇结构与物性的理论研究

摘要：由于磁性过渡金属团簇具有与众不同的物理化学性质，其吸引着众多研究者的目光。最近人们发现研究磁性二元金属团簇，可以获得新奇磁特性的新材料，因此磁性二元金属团簇成为近年来研究的焦点。本篇论文利用了密度泛函理论，对过渡金属团簇MnnFe进行计算，获得该团簇n=1-4的一些典型的稳态结构与n=5-12的最稳态结构，并且发现相较于纯MnN团簇，Mn-Fe团簇的稳定性更强。93400

毕业论文关键词：过渡金属，团簇，磁性，二元金属，密度泛函理论

Abstract:Due to the unique physical and chemical properties of magnetic transition metal clusters ,it attracts the attention of many researchs。Recently, it has been found that magnetic two metal clusters can be used to obtain some materials which have novel magnetic properties。 Therefore, the magnetic two metal clusters have become the focus of research in recent years。In this thesis, the density functional theory is used to calculate the transition metal cluster MnnFe , and some typical steady state structures of MnnFe n=1-4 cluster and the most stable structure of MnnFe n=5-12 cluster are obtained。 It is found that the stability of Mn-Fe clusters is stronger than pure MnN clusters。

Keywords: transition metal， clusters，magnetism，bimetal，density functional theory (DFT)

1 绪论5

1。1 磁性纳米材料进展5

1。1。1磁性材料的概述5

1。1。2磁性纳米材料的应用 5

1。2 团簇磁性研究的进展6

1。2。1团簇物理学简介6

1。2。2单质磁性团簇研究的进展6

1。2。3混合团簇磁性研究7

2 理论基础和计算方法7

2。1 遗传算法 7

2。2 密度泛函理论 7

2。2。1 Born-Oppenheimer近似 9

2。2。2 Hartee-fock方程 9

2。2。3 Hohenber-Kohn定理 11

2。2。4 Kohn-Sham方程 11

2。2。5 交换关联函数 11

3 磁性二元金属MnnFe(n=1-12)团簇的结构和物理性质11

3。1 计算方法11

3。2 MnnFe(n=1-12)团簇的几何结构及磁矩变化12

3。3 MnnFe(n=1-12)团簇的稳定性17

结论18

参考文献 19

1 绪论

1。1 磁性纳米材料的进展来自优I尔Q论T文D网WWw.YoueRw.com 加QQ7520~18766

纳米材料的颗粒尺度大致处在1-100nm之间，位于原子簇和宏观物体交界过渡区域[1]。因为它的晶粒十分细，大量处于晶届和晶粒内缺陷的中心原子以及晶粒本身拥有量子尺寸效应、表面效应等，这就使得纳米材料和相同组成的体相材料相比具有一些特殊的物理、化学特性，所以在电子、宇航、冶金、医学和生物等领域展现了广阔的应用前景。

1。1。1 磁性材料的概述

磁性材料广义上分为：（1）永磁材料；（2）软磁材料

(1)永磁材料又被称作“硬磁材料”，即一旦经过磁化后就可以保持恒定磁性的材料。永磁材料有铁氧体永磁、铝钴镍、稀土永磁、铝铁等，其中铁氧体永磁是最常用的永磁材料。

(2)软磁材料是材料磁化发生在Hc不大于100A/m。软磁材料有纯铁和低碳钢、铁硅系合金、铁硅铝系合金等，其中应用最多的事铁硅合金以及各种软磁铁氧体。

近年来，在非晶态、超磁致伸缩、巨磁电阻、稀土永磁化合物等新材料被陆续发现时，因为晶体学方位控制技术、组织的微细化的技术、超晶格技术等一系列技术的开发，其性能也显著提高[2]。这不但为新产品开发提供强大动力，对电子、信息等产品特性的突飞猛进也做出了巨大贡献。磁性二元金属团簇结构与物性的理论研究:http://www.youerw.com/wuli/lunwen_201350.html