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有机磁性体“Ni（cyclam）”“Cu（tfadt）_2”及Co（N_3）（4-acetylpridine）的密度泛函研究

作　者: 沈青松
导　师: 姚凯伦
学　校: 华中科技大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 有机铁磁体电子结构叠氮基态密度
分类号: O482.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 15次
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内容摘要

本文我们用计算软件WIEN2k计算了两类非纯有机磁性材料的电子态密度和磁矩。通过计算得到的态密度,我们发现,其中有四个材料具有明显的半导体特性,有一个材料具有金属特性,这些材料都具有重要的应用价值。计算的第一类材料是含- （ tfadt ）基团非纯金属有机磁性材料[Ni（cyclam）][Cu（tfadt）₂]。根据计算得到的磁矩和态密度,我们得知材料的磁性主要由Ni原子和Cu原子d轨道电子提供。化合物的总磁矩为3.000 u_B,这与实验上测得的总自旋为S=3/2保持一致。同时,Ni原子和Cu原子的磁矩符号一致,说明它们之间存在着铁磁相互作用。由S原子和N原子上磁矩的大小和符号,知道化合物中铁磁耦合作用沿着链Cu-S-C-N-Ni传递,且铁磁耦合作用是通过自旋退局域化机制产生。计算的第二类材料是:含叠氮基-（N₃）不同配位基团的非纯有机磁性材料[Cu（benzoate）（N₃）]_n、[Cu（1-naphthoate）（N₃）]n、[Cu（2-methyl-benzoate）（N₃）]_n和Co（N₃）（4-acetylpridine）。通过第一性原理计算,发现前面三个材料是有机磁性半导体材料,第一个和第二个材料的自旋向上电子态密度与费米面相切,第三个材料的自旋向下电子态密度与费米面相切。化合物中的磁性主要由Cu原子d轨道电子提供。配体在传递化合物中铁磁耦合作用时,既有自旋退局域化机制的参与,也有自旋极化机制参与。材料中的铁磁耦合都有一条沿着链Cu-N1-Cu来传递。最后我计算的一个材料是Co（N₃）（4-acetylpridine）₂,与上面四个材料不同的是,它是一个有机金属材料,而且叠氮基末端两个氮原子上的磁矩并不相等,相差近一个数量级。我们认为这主要是由于叠氮基传递铁磁耦合的方式发生了变化,以及磁性中心由Cu离子变成了Co离子。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
1 绪论  7-11
  1.1 有机磁性的研究现状  7-9
  1.2 本文的工作和目的  9-11
2 以双金属 Ni、Cu 为磁性中心的含－(tfadt)配体非纯有机磁性材料[Ni(cyclam)][Cu(tfadt)_2]的电子结构研究  11-19
  2.1 [Ni(cyclam)][Cu(tfadt)_2]的分子结构  11-12
  2.2 [Ni(cyclam)][Cu(tfadt)_2]的态密度、磁矩及计算结果分析  12-18
  2.3 小结  18-19
3 含叠氮基－(N_3)不同配位基团的非纯有机磁性材料的电导性和磁特性研究  19-36
  3.1 [CuRN3]_n（R= benzoate(1), 1-naphthoate(2), 2-methyl-benzoate(3)）半导体特性和磁特性  19-32
  3.2 Co(N3)(4-acetylpridine)的电导性、态密度和磁矩  32-34
  3.3 小结  34-36
4 全文总结  36-38
致谢  38-39
参考文献  39-43
附录  43

有机磁性体“Ni（cyclam）”“Cu（tfadt）_2”及Co（N_3）（4-acetylpridine）的密度泛函研究

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