利用第一性原理研究Lan(n=2—10)小团簇的结构与稳定性

材料导报

2019, Vol. 33

Issue (Z2): 222-225

无机非金属及其复合材料

利用第一性原理研究La_n(n=2—10)小团簇的结构与稳定性

王成猛¹, 王海燕^1,2, 高雪云², 牛建宇¹, 梁梦斐¹

1 内蒙古科技大学材料与冶金学院,包头 014010;
2 白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室,包头 014010

First Principles Study of the Structure and Stability of La_n(n=2—10) SmallClusters

WANG Chengmeng¹, WANG Haiyan^1,2, GAO Xueyun², NIU Jianyu¹, LIANG Mengfei¹

1 School of Material and Metallurgy, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010;
2 Key Laboratory of Integrated Exploitation of Bayan Obo Multi-Metal Resources, Baotou 014010

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摘要团簇作为各种物质由原子分子向大块物质转变过程中出现的特殊物相,代表了凝聚态物质的初始状态。通过对稀土团簇的研究,有助于了解稀土元素在基体材料中的存在形态和作用机理,从而更深入地了解原子团的物理和化学性质,为材料的设计和研究提供理论支持和预见性。本研究利用密度泛函理论中广义梯度近似(GGA)对La_n(n=2—10)团簇进行了结构优化、能量和振动频率分析,得到了La团簇最低能量结构。通过对基态结构的平均结合能、能隙、离解能、二阶能量差以及总态密度的计算和分析,认为原子数n为2、4、6、8时团簇的稳定性较高,费米面处态密度的小幅降低导致了这一奇-偶振荡现象的出现。

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关键词: 密度泛函 La 团簇基态结构稳定性

Abstract: Clusters represented the initial state of condensed matter, which was a special phase in the transition of various substances from atoms and molecules to bulk substances. Through the study of rare earth clusters, it was helpful to understand the morphology and mechanism of rare earth elements in matrix materials, so as to further understand the physical and chemical properties of atomic clusters, and provide theoretical support and predictability for the design and research of materials. In this paper, the general gradient approximation (GGA) in density functional theory was used to optimize the structure, analyze the energy and vibration frequency of La_n(n= 2—10) clusters, and obtained the lowest energy structure of La clusters. By calculating and analyzing the average binding energy, energy gap, dissociation energy, second-order energy diffe-rence and total density of states of the ground state structure, it was considered that the stability of the cluster is higher when the atomic number n was 2, 4, 6, or 8. A small decrease in the density of states at the Fermi surface led to the occurrence of this odd-even oscillation phenomenon.

Key words: density functional La cluster ground state structure stability

出版日期: 2019-11-25 发布日期: 2019-11-25

ZTFLH:

TG146.4

基金资助: 国家自然科学基金(51961030);内蒙古自然科学基金(2019MS05013);内蒙古自治区高等学校科技英才支持计划(NJYT-19-A21)

通讯作者: windflower126@163.com

作者简介: 王成猛,内蒙古科技大学在读研究生。2013年9月至2017年7月,在济南大学获得材料科学与工程专业工学学士学位,2018年9月至今在内蒙古科技大学材料与冶金学院攻读材料工程硕士学位。以第一作者在学术期刊上发表论文1篇。研究工作主要围绕国家自然科学基金开展稀土微合金钢控轧控冷工艺及微观组织控制方面的基础研究和含铜钢时效过程中富Cu相析出行为的研究。
王海燕,女,博士,教授,中共党员,硕士生导师,内蒙古自治区第九批草原英才,内蒙古自治区高等学校青年科技领军人才,内蒙古自治区新世纪321人才,包头市5512工程中青年骨干人才,中国机械工程学会热处理分会青年工作委员会委员,中国机械工程学会材料分会材料加工物理与数值模拟专业委员会委员,材料加工物理与数值模拟国际联合会会员,国家自然科学基金委项目函审专家,Chin. Phys. B审稿人,《稀有金属材料与工程》(中、英文版)审稿人,《工程科学学报》(原北京科技大学学报)审稿人,《钢铁研究学报》审稿人。主持国家自然科学基金3项,省部级以上科研项目6项,参与其他省部级以上项目7项。在国内外学术期刊发表论文50余篇,授权发明专利8项,主编著作1部,参编3部。主要研究方向为:基于稀土与铌优势资源高性能金属材料研究与开发;金属材料微观组织的理论计算与数值模拟;结构材料析出相演化的机理研究与性能控制。目前培养硕士生16人,本科生60余名。

引用本文:

王成猛, 王海燕, 高雪云, 牛建宇, 梁梦斐. 利用第一性原理研究La_n(n=2—10)小团簇的结构与稳定性[J]. 材料导报, 2019, 33(Z2): 222-225.
WANG Chengmeng, WANG Haiyan, GAO Xueyun, NIU Jianyu, LIANG Mengfei. First Principles Study of the Structure and Stability of La_n(n=2—10) SmallClusters. Materials Reports, 2019, 33(Z2): 222-225.

链接本文:

http://www.mater-rep.com/CN/ 或 http://www.mater-rep.com/CN/Y2019/V33/IZ2/222

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