贵金属合金单原子链结构稳定性的第一性原理研究

利用第一性原理计算方法,系统地研究了平面锯齿型贵金属Au-Ag、Au-Cu和Ag-Cu合金单原子链的结构稳定性.采用弦张力标准而非传统的能量标准确定合金单原子链的稳定性,有限长悬空Au-Ag和Au-Cu合金单原子链的弦张力在轴向原子间距分别为0.24nm和0.23nm时出现极小值,所对应的锯齿型结构稳定性较高,而悬空Ag-Cu合金单原子链的弦张力不存在极小值,因此在实验上是不易制备的.计算结果表明Au元素的相对论性效应和两尖端电极间弦张力的共同作用可以有效抑制纳米材料的"自净效应",从而导致稳定Au-Ag和Au-Cu合金单原子链的形成.

非磁性分隔层厚度对Fe/Cu多层纳米线磁性和电子特性的影响

基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算,研究了非磁性分隔层厚度对Fe/Cu多层纳米线磁性和电子特性的影响。结果表明:多层纳米线的稳定性随着非磁性Cu分隔层厚度的增加而降低,其层间交换耦合随非磁性Cu分隔层厚度的增加呈现出振荡衰减的特性,且其振荡周期为两个Cu原子层。自旋极化能带结构的计算结果表明,Fe/Cu多层纳米线的电导敏感地依赖于Cu分隔层的厚度。

Cu-Co合金纳米线稳定性和电子特性的第一性原理研究

基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算,系统地研究了轴向应力作用下均匀交替结构和非均匀二聚体结构Cu-Co合金单原子链的结构稳定性、磁性和电子结构。Cu-Co合金原子链内聚能在较大原子间距范围内均小于相应纯Cu原子链的内聚能,因此合金原子链的稳定性较高。非均匀Cu-Co合金原子链中易于形成Co2二聚体,使得合金原子链轴向电荷密度和原子间距出现非均匀分布,从而导致轴向应力拉伸作用下原子链在Cu-Cu键处过早断裂。而轴向应力作用下的均匀交替结构Cu-Co合金原子链在较大的原子间距范围内能够稳定存在。电子结构的分析表明Cu原子和Co原子间的轨道杂化导致了Cu-Co合金原子链的高稳定性。

Cu-Fe合金单原子链结构稳定性和磁性的第一性原理研究

基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算,系统地研究了轴向应力作用下均匀交替构型和非均匀二聚体构型Cu-Fe合金单原子链的结构稳定性和磁性.均匀交替构型Cu-Fe合金单原子链在较大的原子间距范围内能够稳定存在,而二聚体构型Cu-Fe*合金单原子链中易于形成Fe2二聚体结构,稳定性较低.Cu-Fe合金单原子链在应力拉伸作用下由锯齿形结构向直线形结构转变的同时,其磁耦合特性也由铁磁耦合转变为反铁磁耦合.电子结构的分析表明Cu原子和Fe原子间的轨道杂化和电荷转移导致了Cu-Fe合金单原子链的高稳定性.