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

Tang Chun-Mei,Wei Guo,Zhu Wei-Hua,Liu Ming-Yi,Zhang Ai-Mei,Gong Jiang-Feng,Hui Wang

Wuli Xuebao/Acta Physica Sinica（2012）

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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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关键词

C 22,Density functional theory,Electronic structure,Fullerene,Geometric structure,M@C 22

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