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内掺过渡金属非典型富勒烯M@C_（22）（M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni）几何结构、电子结构、稳定性和磁性的密度泛函研究

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唐春梅, 郭微, 朱卫华, 刘明熠, 张爱梅, 巩江峰, 王辉. 2012: 内掺过渡金属非典型富勒烯M@C_（22）（M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni）几何结构、电子结构、稳定性和磁性的密度泛函研究, 物理学报, 61(2): 341-346.
引用本文: 唐春梅, 郭微, 朱卫华, 刘明熠, 张爱梅, 巩江峰, 王辉. 2012: 内掺过渡金属非典型富勒烯M@C_（22）（M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni）几何结构、电子结构、稳定性和磁性的密度泛函研究, 物理学报, 61(2): 341-346.
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2012: Density functional calculations of geomatric structure,electronic structure,stability,and magnetic properties of transitional atom endohedral unclassical fullerene M@C-（22）（M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co and Ni）, Acta Physica Sinica, 61(2): 341-346.
Citation: 2012: Density functional calculations of geomatric structure,electronic structure,stability,and magnetic properties of transitional atom endohedral unclassical fullerene M@C-（22）（M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co and Ni）, Acta Physica Sinica, 61(2): 341-346.
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内掺过渡金属非典型富勒烯M@C_（22）（M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni）几何结构、电子结构、稳定性和磁性的密度泛函研究

  • 河海大学理学院,南京,210098

Density functional calculations of geomatric structure,electronic structure,stability,and magnetic properties of transitional atom endohedral unclassical fullerene M@C-（22）（M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co and Ni）

  • 摘要: 采用密度泛函理论中广义梯度近似对非典型富勒烯C_（22）和过渡金属内掺衍生物M@C_（22）（M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co和Ni）的几何结构和电子结构进行计算研究.发现非典型富勒烯C_（22）的基态结构是含有一个四碳环的单重态笼状结构.过渡金属原子的掺入明显提高了体系的稳定性.C-M键既有一定共价性又有一定离子性.磁性、能级图、轨道分布和态密度图分析表明：M原子的3d轨道和碳笼的C原子的原子轨道之间存在较强的轨道杂化.Ti,Cr,Fe和Ni内掺的结构出现磁性完全猝灭现象.Sc和碳笼间是弱反铁磁作用,V,Mn和Co与碳笼间是弱铁磁作用.
    Abstract: The generalized gradient approximation（GGA） based on density functional theory（DFT） is used to analyze the structural and electronic properties of the unclassical endohedral fullerene M@C_（22）（M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co and Ni）.It is found that the groundstate structure of the unclassical fullerene C_（22）is a spin singlet cage containing one four-membered ring and the doping of transition metal atom can obviously enhance the stability.It is discovered that the C-M bond have both the covalent and the ionic characteristics. The analyses of magnetism,energy levels,orbital wave functions and density of states show the hybridization between the 3d orbital of M atom and the C atomic orbital in C_（22）.In addition,Ti,Cr,Fe and Ni atoms become non-magnetic after they have been doped into the C_（22）.
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出版历程
  • 刊出日期:  2012-01-30

内掺过渡金属非典型富勒烯M@C_（22）（M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni）几何结构、电子结构、稳定性和磁性的密度泛函研究

  • 河海大学理学院,南京,210098

摘要: 采用密度泛函理论中广义梯度近似对非典型富勒烯C_（22）和过渡金属内掺衍生物M@C_（22）（M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co和Ni）的几何结构和电子结构进行计算研究.发现非典型富勒烯C_（22）的基态结构是含有一个四碳环的单重态笼状结构.过渡金属原子的掺入明显提高了体系的稳定性.C-M键既有一定共价性又有一定离子性.磁性、能级图、轨道分布和态密度图分析表明：M原子的3d轨道和碳笼的C原子的原子轨道之间存在较强的轨道杂化.Ti,Cr,Fe和Ni内掺的结构出现磁性完全猝灭现象.Sc和碳笼间是弱反铁磁作用,V,Mn和Co与碳笼间是弱铁磁作用.

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