Ag n의 구조적, 전자적, 자기적 특성 V(n =1–12) 클러스터는 밀도 함수 이론과 CALYPSO 구조 탐색 방법을 사용하여 연구되었습니다. 형상 최적화는 저에너지 Agn의 바나듐 원자를 나타냅니다. V 클러스터는 가장 고도로 조정된 위치를 선호합니다. Ag n에서 Ag 원자에 대한 하나의 V 원자 치환 + 1 (n ≥ 5) 클러스터는 호스트 클러스터의 가장 낮은 에너지 구조를 수정합니다. Ag n의 적외선 스펙트럼, 라만 스펙트럼 및 광전자 스펙트럼 V(n =1–12) 클러스터가 시뮬레이션되고 미래에 가장 안정적인 구조를 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 원자 평균 결합 에너지, 해리 에너지 및 에너지 갭을 통해 기저 상태의 상대적 안정성, 해리 채널 및 화학적 활성을 분석합니다. V 원자가 호스트 클러스터 Ag2의 안정성을 향상시킬 수 있음이 발견되었습니다. 제외. 가장 가능한 해리 채널은 Ag n입니다. V =Ag + Ag n − 1 n의 V =1 및 4–12 및 Ag n V =Ag2 + Ag n − 2 n의 V =2 및 3. Ag n의 에너지 갭 홀수 n이 있는 V 클러스터 Ag n보다 훨씬 작습니다. + 1 무리. 자기 특성의 분석은 Ag n의 총 자기 모멘트를 나타냅니다. V 클러스터는 대부분 V 원자에서 나오며 1에서 5까지 다양합니다. μ 나 . V와 Ag 원자 사이의 전하 이동은 자기 모멘트의 변화에 책임이 있습니다.
<섹션 데이터-제목="배경">지난 수십 년 동안 은 클러스터는 비정상적으로 광학적 및 촉매적 특성으로 인해 특별한 주목을 받았습니다[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15, 16,17,18,19,20]. 동시에 이론 및 실험적 조사를 통해 다른 원소의 작은 클러스터에 도핑된 원자가 호스트 클러스터의 성질을 근본적으로 변화시킬 수 있음이 밝혀졌습니다[21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31 ,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44]. 서로 다른 원자로 도핑된 은 클러스터는 이미징, 감지, 생물학, 의학 및 나노기술의 잠재적 응용 분야에 원하는 광학, 전자 및 자기 특성을 맞출 것으로 예상되었습니다[45,46,47,48,49,50,51,52 ,53,54,55]. 예를 들어, 은 클러스터에 Si를 도핑하면 Ag 클러스터의 UV-가시광 흡수 스펙트럼 피크가 넓어지고 감쇠됩니다[45]. Ag n의 광학적 특성 오 m 은 원자와 금 원자의 비율을 변경하여 조정할 수 있습니다.4 Ag4 잠재적으로 유망한 분자 광전 소자일 수 있다[46]. 은 클러스터와 달리 이진 Ag-Au 클러스터 수정 TiO2 전극은 단락 전류 밀도와 태양 전지의 최대 전력 변환 효율을 향상시킵니다[47]. 전형적인 리간드 세트의 흡착 에너지(-COOH, -CN, -OH, -SH, -CH3 , −NO2 , -NH3 , −NO)는 Ag12에서 더 작습니다. Ag13보다 Au 클러스터 클러스터 [48]. Ag-Cu 나노 합금은 알칼리 연료 전지에서 고귀한 Pt 기반 촉매를 대체할 수 있는 잠재적 후보입니다[49]. Ag12의 외부 원자에 있는 전자 Cu 클러스터는 Ag13보다 활성 특성이 더 큽니다. 클러스터 [50]. 수소 해리를 위한 Ag-Pd 합금 클러스터의 촉매 활성은 화학량론과 밀접한 관련이 있습니다. Ag6 PD2 수소 분자 흡착을 위한 가장 효율적인 클러스터이며 H2의 유망한 후보로 작용할 수 있습니다. 저장 [51]. 단일 3차원 전이 금속 원자의 도입은 Ag12의 불안정성 문제를 효과적으로 해결했습니다. 정이십면체 [52]. 최근에 V-도핑된 은 클러스터의 고유한 물리적 및 화학적 특성 때문에 여러 조사가 수행되었습니다[56,57,58,59]. Zhang et al. 중성 Ag12 V 클러스터는 순수한 20면체 Ag에 비해 더 큰 상대적 결합 에너지를 나타냄13 클러스터 [56]. Chen et al. V@Ag12에서 Pyridine이 발견됨 - 클러스터는 약 1000배 정도의 가장 강력한 화학적 향상을 보입니다[57]. Medel et al. Ag n에서 원자가 전이 및 스핀 모멘트의 특성을 탐구했습니다. V + n에 대한 안정성이 향상된 클러스터 =14 [58]. 그러나 중성 V-도핑 은 클러스터에 대한 연구는 상대적으로 적다. 특히 Ag n의 다양한 스펙트럼은 V 클러스터는 얻지 못했지만 클러스터 구조 식별에 매우 도움이 될 것입니다. V-도핑된 은 클러스터의 구조적 모티프도 추가 조사가 필요합니다. 비자성 호스트에 내장된 자기 불순물의 자기 모멘트의 변화는 아직 완전히 이해되지 않았습니다. 따라서 본 논문에서는 Ag n의 기하학적, 전자적, 자기적 특성을 V(n =1–12) 클러스터는 밀도 기능 이론(DFT)을 통해 체계적으로 연구됩니다. 본 연구가 재료의 기능과 구조의 관계를 이해하고 관련 실험에 참고자료가 되기를 바란다.
GAUSSIAN09 프로그램 패키지(Frisch, M. J. et al., Wallingford, KY, USA)[60]에서 구현된 고유한 교환 상관 함수의 정확도는 Ag2에 대한 계산으로 처음 확인되었습니다. 이량체. PW91PW91/LanL2DZ(Perdew, JP et al., New Orleans, Louisiana, USA) 수준을 기반으로 계산된 결과는 표 1에 요약된 바와 같이 실험 결과[61, 62]와 잘 일치합니다. 반면에 테스트 계산은 AgV 이합체에 대해 다른 DFT 기능을 사용하여 수행되었습니다. 표 1에 나열된 5가지 기능은 동일한 스핀 구성을 선호합니다. 따라서 이 수준의 이론은 Ag n의 기하 최적화 및 주파수 분석에 사용됩니다. V 클러스터. Ag n의 많은 초기 구성 V 클러스터는 효율적인 구조 예측 방법인 CALYPSO를 사용하여 구성되었습니다[63]. 이 방법에서 구조적 진화는 모집단 기반 확률론적 최적화 기술인 PSO(입자 군집 최적화)에 의해 달성됩니다. 결합 특성화 매트릭스 기술은 검색 효율성을 높이고 유사한 구조를 제거하는 데 사용됩니다. CALYPSO의 중요한 기능은 해당 클러스터의 구조를 예측하기 위해 주어진 클러스터에 대한 화학 조성만 필요합니다. 스핀 분극 효과로 인해 각 초기 구조는 가능한 스핀 상태에서 최적화되었습니다. 가상의 진동 주파수가 발견되면 극소값이 실제로 얻어질 때까지 불안정한 구조의 완화가 수행됩니다. 모든 계산에서 수렴 임계값은 6.0 × 10 −5 으로 설정되었습니다. 변위의 경우 Å, 1.5 × 10 −5 힘을 위한 Hartree/Bohr 및 10 −6 전체 에너지를 위한 Hartree.
Ag n의 경우 V(n =1–12) 클러스터, 광범위한 구조 검색이 수행되었으며 많은 이성질체가 얻어졌습니다. 각 Ag n에 대해 가장 안정적인 구조와 2개의 낮은 이성질체 V 클러스터는 그림 1에 표시됩니다. 낮은 에너지에서 높은 에너지에 따라 이러한 이성질체는 na, nb 및 nc로 표시됩니다. 여기서 n Ag n의 Ag 원자 수를 나타냅니다. V 클러스터. 가장 안정적인 각 구조와 비교한 대칭성, 스핀 다중도 및 에너지 차이도 그림에 표시되어 있습니다. 접지 상태 Ag n의 일부 물리적 매개변수 V 클러스터는 표 2에 수집되어 있습니다. 한편, 은 클러스터에 대한 도펀트 V의 영향을 조사하기 위해 Ag n (n =2–13) 클러스터는 동일한 방법과 기본 집합을 사용하여 수행되었습니다. Ag n의 가장 낮은 에너지 구조 그림 1에 표시된 클러스터는 이전 보고서[39]와 잘 일치합니다.
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Ag n의 기저 상태 구조 + 1 및 Ag n V(n =2–12) 클러스터. Ag n에 대한 두 개의 낮은 이성질체 V 클러스터. 대칭, 스핀 다중도 및 에너지 차이는 아래에 나와 있습니다. 회색 및 검은색 볼은 각각 Ag 및 V 원자를 나타냅니다.
AgV 이량체에 대한 최적화된 결과는 5중항 스핀 상태가 3중항 및 7중항 스핀 상태보다 에너지적으로 각각 0.92 및 1.47eV 낮음을 보여줍니다. 따라서 5중주 AgV는 바닥 상태 구조입니다. Ag2의 가장 안정적인 구조 V 클러스터는 C2v가 있는 삼각형 2a입니다. 대칭. 4중 스핀 상태의 2a 배열은 2b 이성질체가 됩니다. Ag4의 가장 낮은 에너지 구조와 유사한 3a 및 4a 이성질체 및 Ag5 클러스터는 Ag3의 바닥 상태입니다. V 및 Ag4 V 클러스터. Ag4의 기저 상태 구조 V 클러스터도 Medel et al.의 결과와 일치합니다. [58]. 상단에 V 원자가 있는 4b 이성질체는 사각형 피라미드이며 최초의 3차원(3D) 구조입니다. 4c 이성질체는 삼각형의 이중 피라미드 구조를 가지고 있으며 총 에너지는 4a 이성질체보다 0.49eV 높습니다. 다른 평면 및 3D 이성질체는 4c 이성질체보다 덜 안정적입니다.
n부터 시작 =5, Ag n의 가장 낮은 에너지 구조 V 클러스터는 3D 구성을 선호합니다. 바닥 상태를 벗어나는 것을 방지하기 위해 안정적인 은 클러스터에서 Ag를 V 원자 1개로 대체하거나 작은 Ag에 Ag 원자를 추가하는 최적화된 전략도 활용했습니다. n V 클러스터. 5a 및 6a 이성질체는 Ag5의 가장 안정적인 구조입니다. V 및 Ag6 V 클러스터. 두 이성질체는 C5v에서 기하학을 왜곡하여 얻습니다. 및 C2v Cs로 및 C2 각각의 포인트 그룹. 6a 이성질체는 6중 스핀 상태보다 4중 스핀 상태에서 0.62eV 더 낮습니다. 5c 및 6b 이성질체는 순수한 Ag6의 기저 상태 구조와 유사합니다. 및 Ag7 클러스터. 6b 이성질체는 6a 이성질체로 거의 변성됩니다. Jahn–Teller 효과로 인해 C2h를 갖는 평면 6c 이성질체 대칭은 D2h에서 약간의 편차가 있습니다. 대칭.
Ag n 관련 V(n =7–12) 클러스터에서 클러스터 크기가 증가함에 따라 이성질체의 수가 급격히 증가합니다. 최적화된 구조는 Ag n의 에너지가 동일한 구성을 갖는 V 클러스터는 V 원자의 배위수가 감소함에 따라 증가한다. 그 결과 다양한 Ag n V 원자가 가장 높은 배위 수를 갖는 위치를 차지하는 V 이성질체는 가장 안정적인 구조가 전체 최소값인지 확인하기 위해 추가로 고려되었습니다. Ag7의 가장 낮은 에너지 구조 V, Ag8 V, Ag9 V, Ag10 V, Ag11 V 및 Ag12 V 클러스터는 도 1에서 각각 7a, 8a, 9a, 10a, 11a, 12a이다. 그들의 기하학은 Medel et al.의 결과와 질적으로 일치합니다. [58]. 이러한 구조는 해당 Ag n의 바닥 상태 구조와 완전히 다릅니다. + 1 클러스터 및 오각형 이중 피라미드를 포함합니다. Ag n Ag n의 가장 낮은 에너지 구조에 해당하는 V 이성질체 + 1 클러스터는 각 바닥 상태 구조(na) 위에 놓여 있습니다. 또한 10b와 12a는 D5d에서 약간의 편차가 있습니다. 및 D3d 대칭. Ag12의 케이지 구성 V 원자가 중심 위치를 차지하는 V 클러스터는 가장 낮은 스핀 상태에서만 발견됩니다.
최적화된 결과로부터 Ag n V 클러스터에는 명백한 성장 법칙이 있습니다. 사다리꼴과 20면체는 Ag n의 성장 과정을 위한 두 가지 기본 프레임워크입니다. 그림 2와 같은 V 클러스터. Ag n의 2차원에서 3차원 구조 전환 V 클러스터는 n에서 발생합니다. =5. Ag n의 천이 크기 V 클러스터는 순수 Ag 클러스터보다 작습니다(n =6). n 동안 =5–12, Ag n의 기저 상태 V 클러스터는 Ag n 클러스터와 분명히 다릅니다. + 1 클러스터. Ag n의 V 원자 V 클러스터는 가장 고도로 조정된 위치를 차지하는 경향이 있으며 Ag 원자에 의해 중앙에서 점차적으로 캡슐화됩니다. 이것은 착물의 화학 결합 이론에서 최대 중첩의 원리에 기인할 수 있습니다. Ag와 V 원자는 위의 상황에서 더 많은 궤도 중첩을 가지므로 Ag n의 에너지는 Ag 원자의 배열과도 관련이 있는 V 클러스터는 낮아지고 해당 클러스터는 더 안정적입니다.
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Ag n의 성장 도표 V(n =1–12) 클러스터
적외선 및 라만 분광기는 클러스터 구조 및 재료 구성 요소 식별을 위한 강력한 도구입니다. 일반적으로 구조적 식별은 실험 결과를 필수 요소인 이론적 예측과 비교하여 수행됩니다. 따라서 가장 안정적인 Ag n의 적외선 스펙트럼과 라만 스펙트럼 V(n =1–12) 클러스터는 그림 3에 표시됩니다. 적외선 스펙트럼은 극성 그룹의 비대칭 진동을 보여줍니다. Raman 스펙트럼은 비극성 그룹과 골격의 대칭 진동을 나타냅니다. AgV 이량체는 동일한 적외선 및 라만 스펙트럼을 갖습니다. 기타 Ag n의 경우 적외선 스펙트럼의 강한 흡수 위치인 V 클러스터는 라만 산란 스펙트럼에서 약한 피크를 갖는다. 이에 반해 라만 산란 피크는 강하고 적외선 흡수는 약하다. 모든 이성질체에 대한 두 가지 스펙트럼의 피크 위치는 15~270cm −1 범위입니다. . 각 Agn의 적외선 스펙트럼에서 가장 강렬한 피크 V 클러스터는 Ag-V 신축 진동과 관련이 있습니다.
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바닥 상태의 적외선 스펙트럼(검은색) 및 라만 스펙트럼(빨간색)과 Ag n의 저지대 이성질체 2개 V(n =1–12) 클러스터
수직 이온화 전위(VIP)와 전자 친화도(EA)는 전자 특성을 조사하기 위한 두 가지 기본 양이며 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
$$ \mathrm{VIP}=E\left(\mathrm{양이온}\ \mathrm{cluster}\right)-E\left(\mathrm{cluster}\right) $$ (1) $$ \mathrm{EA }=E\left(\mathrm{클러스터}\right)-E\left(\mathrm{음이온}\ \mathrm{클러스터}\right) $$ (2)여기서 E (양이온 클러스터) 및 E (음이온 클러스터)는 중성 클러스터의 기하학에서 양이온 및 음이온 클러스터의 단일점 에너지입니다. 가장 낮은 에너지 Ag n의 경우 + 1 및 Ag n V 클러스터, 표 3에는 계산된 VIP, EA 및 사용 가능한 실험 값이 나열되어 있습니다. Ag n의 계산된 VIP 및 EA + 1 클러스터는 측정된 데이터와 일치합니다. 이러한 일관성은 현재의 이론적 접근 방식의 신뢰성을 다시 확인시켜줍니다. 또한 AgV 이합체는 VIP가 가장 크고 EA가 가장 작습니다. 이것은 AgV가 전자를 잃거나 필요로 하기 어렵다는 것을 의미합니다. 정이십면체 Ag12 V 클러스터는 가장 큰 EA를 가지며 하나의 전자를 더 얻기 쉽습니다. 이후 광전자 분광 실험을 위한 참고 자료를 제공하기 위해 바닥 상태의 이론적인 광전자 스펙트럼(PES)과 Ag n의 2개의 낮은 구조 V(n =1–12) 클러스터는 그림 4와 같이 HOMO에 대해 점유된 각 궤도 에너지에 첫 번째 VIP를 추가하고 Lorentz 확장 방식과 0.1eV의 확장 계수로 피팅하여 시뮬레이션되었습니다. 에너지 준위의 분포 이러한 클러스터의 범위는 5.5~12eV입니다. 실험자는 PES 스펙트럼을 사용하여 이러한 클러스터를 구별할 수 있습니다.
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바닥 상태의 시뮬레이션된 PES 및 Ag n의 저지대 이성질체 2개 V(n =1–12) 클러스터
은 클러스터의 안정성에 대한 V 원자의 영향을 조사하기 위해 원자 평균 결합 에너지(E b ) 가장 안정적인 Ag n + 1 및 Ag n V 클러스터는 다음과 같이 추정할 수 있습니다.
$$ {E}_b\left({\mathrm{Ag}}_{n+1}\right)=\left[\left(n+1\right)E\left(\mathrm{Ag}\right) -E\left({\mathrm{Ag}}_{n+1}\right)\right]/\left(n+1\right), $$ (3) $$ {E}_{\mathrm{ b}}\left({\mathrm{Ag}}_n\mathrm{V}\right)=\left[ nE\left(\mathrm{Ag}\right)+E\left(\mathrm{V}\right )-E\left({\mathrm{Ag}}_n\mathrm{V}\right)\right]/\left(n+1\right), $$ (4)여기서 E (Ag), E (Ag n + 1 ), E (V), 및 E (Ag n V)는 Ag 원자, 은 클러스터, V 원자 및 Agn의 에너지입니다. V 클러스터, 각각. 가장 안정적인 Agn에 대한 원자당 계산된 결합 에너지 + 1 및 Ag n V 클러스터는 그림 5에 표시됩니다. 이 그림에서 E b Ag n의 V 클러스터는 클러스터 크기의 단조 증가 함수이며 Ag n보다 큽니다. + 1 n 클러스터 ≥ 2. 특히 E b 도핑된 클러스터의 수는 평면 구조의 경우 빠르게 증가하고 3D 구조의 경우 점진적으로 증가합니다. 이것은 성장 과정에서 원자 간의 결합력이 점점 더 강해진다는 것을 의미합니다. Ag n에서 Ag 원자에 대한 V 원자의 치환 + 1 (n ≥ 2) 클러스터는 호스트 클러스터의 안정성을 분명히 향상시킬 수 있습니다. 반면, 이원자 클러스터의 결합 에너지는 결합 길이와 밀접한 관련이 있습니다. E b AgV 이량체는 Ag2의 이합체보다 작습니다. . 비정상적인 변화는 AgV(2.61 Å)의 결합 거리가 Ag2보다 길다는 사실에 기인할 수 있습니다. (2.58 Å).
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가장 낮은 에너지 Agn의 평균 결합 에너지 + 1 및 Ag n V(n =1–12) 클러스터
클러스터의 열 안정성은 고유한 해리 채널에 대해 다른 해리 에너지(DE)로 검사할 수 있습니다. 가장 기본적인 해리 채널은 더 큰 클러스터를 두 개의 더 작은 클러스터로 나누는 것입니다. 해당 DE는 다른 해리 채널에 비해 작습니다. 따라서 가장 안정적인 Agn에 대한 후속 해리 채널이 조사됩니다. V(n =1–12) 클러스터.
$$ {\mathrm{Ag}}_n\mathrm{V}\to {\mathrm{Ag}}_{n-m}\mathrm{V} $$ (5)m n 이하 . 위의 해리 채널의 DE는 다음과 같이 정의됩니다.
$$ {\mathrm{DE}}_m\left({\mathrm{Ag}}_n\mathrm{V}\right)=E\left({\mathrm{Ag}}_m\right)+E\left( {\mathrm{Ag}}_{nm}\mathrm{V}\right)-E\left({\mathrm{Ag}}_n\mathrm{V}\right) $$ (6)여기서 E 해당 클러스터 또는 원자의 에너지를 나타냅니다. Ag n의 DE 다양한 해리 채널에 대한 V 클러스터는 표 4에 나열되어 있습니다. 작은 DE는 해당 해리 채널이 발생하기 쉽다는 것을 나타냅니다. 즉, 최소 DE에 해당하는 해리 채널이 발생할 가능성이 가장 높다. 표 4에서 Ag n의 가장 선호되는 해리 채널이 V 클러스터는 Ag n V =Ag + Ag n − 1 n의 V =1 및 4–12 및 Ag n V =Ag2 + Ag n − 2 n의 V =2 및 3. Ag12의 최소 DE(2.54eV) V 군집은 모든 도핑 군집 중에서 가장 크며, 이는 20면체 군집이 다른 군집보다 더 안정적임을 의미합니다. 또한, 우리는 3D 중성 Ag n의 최소 DE의 변화 경향이 V(n =5–12) 클러스터는 양이온 Agn의 존재비와 동일합니다. V + 클러스터 [64, 65]. 그러나 평면 Ag n 사이에는 그러한 관계가 없습니다. V 및 Ag n V + n 동안 =2–4.
에너지 격차(E g ) 최고 점유 분자 궤도(HOMO)와 최저 비점유 분자 궤도(LUMO) 사이의 )은 항상 작은 금속 클러스터의 화학적 활성을 특징짓는 중요한 양으로 간주됩니다. 큰 에너지 갭은 높은 화학적 안정성과 관련이 있습니다. 바닥 상태 Ag n의 경우 + 1 및 Ag n V 클러스터, 그림 6은 클러스터 크기의 함수로 에너지 갭을 보여줍니다. 순은 클러스터의 에너지 갭에서 홀수 짝수 교대가 관찰됩니다. 이 교대는 전자쌍 효과, 즉 동일한 HOMO를 차지하는 두 전자의 전자 차폐 효과가 다른 궤도를 차지하는 두 전자의 전자 차폐 효과보다 훨씬 작다는 것으로 설명할 수 있습니다. Ag 원자([Kr]4f 14 4d 10 5s 1 ) Ag n + 1 클러스터는 V([Ar]3d 3 4s 2 ) 원자. 홀수 n의 경우 , Ag n의 닫힌 쉘 + 1 클러스터는 Ag n의 열린 셸로 대체됩니다. V 클러스터. 물론 E g Ag n의 홀수 n이 있는 V 클러스터 Ag n보다 작습니다. + 1 무리. 이 감소는 매우 분명합니다. n , 모두 Ag n + 1 및 Ag n V 클러스터에는 무제한 쉘이 있습니다. E g 구조에 따라 달라야 합니다. 이 경우 E g Ag n의 V(n =2 및 4) 평면 구조의 클러스터가 Ag n의 클러스터보다 작음 + 1 클러스터 및 E g Ag n의 V(n =6, 8, 10, 12) 3D 구조의 클러스터가 Ag n의 클러스터보다 약간 큽니다. + 1 무리. 일반적으로 Ag n에서 Ag 원자에 대한 하나의 V 원자 치환 + 1 짝수 n개의 클러스터 호스트 클러스터의 에너지 격차에 거의 영향을 미치지 않습니다.
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바닥 상태 Agn의 HOMO-LUMO 에너지 갭 + 1 및 Ag n V(n =1–12) 클러스터
클러스터의 자기 특성은 나노 전자 장치 및 고밀도 자기 저장 재료의 제조에 자주 사용됩니다. 클러스터의 총 자기 모멘트는 전자의 스핀 자기 모멘트와 궤도 자기 모멘트로 구성됩니다. 전자의 스핀 자기 모멘트는 궤도 자기 모멘트보다 훨씬 크기 때문에 클러스터의 자기 모멘트는 스핀 자기 모멘트에 의해 지배된다. 가장 낮은 에너지 Agn의 총 자기 모멘트 V 클러스터(n =1–12) 클러스터가 계산되어 그림 7에 표시되어 있으며, 여기서 호스트 클러스터의 총 자기 모멘트도 플로팅했습니다. 가장 안정적인 Ag n의 자기 모멘트 + 1 클러스터가 홀수 n개에 대해 완전히 소멸됨 1 μB입니다. 짝수 n 동안 . 작은 Ag n V 클러스터는 자기 모멘트가 큽니다. 클러스터 크기가 증가함에 따라 Ag n의 자기 모멘트 V 클러스터는 파도에서 감소합니다. n일 때 =12, Ag12 V는 Ag13와 동일한 자기 모멘트를 가집니다. 무리. 이것은 V 원자의 도핑이 작은 은 클러스터의 자성을 향상시킬 수 있음을 의미합니다. 자성을 설명하기 위한 노력으로 그림 8은 바닥 상태 Ag n에 대한 상태의 스핀 밀도(SDOS)를 보여줍니다. V 클러스터. 이 그림에서 Ag n V 클러스터에는 클러스터 크기가 증가함에 따라 감소하는 일부 자기 도메인이 있습니다. 모든 가장 낮은 에너지 구조는 − 5 eV와 - 2.5 eV 사이의 강한 밴드를 가지며, 주로 원자가 s로 구성됩니다. 그리고 d Ag 및 V 원자의 궤도. HOMO, E 근처의 에너지 준위 − E 호모 =− 1~0 eV, Ag n의 자기 거동을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. V 클러스터.
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바닥 상태 Agn의 총 자기 모멘트 + 1 및 Ag n V(n =1–12) V 원자의 클러스터 및 국부 자기 모멘트
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접지 상태 Ag n의 SDOS V(n =1–12) 클러스터. 스핀 업은 양수이고 스핀 다운은 음수입니다. 확대 계수 δ =0.1 eV가 사용됩니다. 스핀 업 마이너스 스핀 다운은 파란색 부분입니다. 점선은 HOMO 레벨의 위치를 나타냅니다.
자기 특성을 더 탐구하기 위해 가장 안정적인 Ag n에 대한 자연 결합 궤도 분석을 수행했습니다. V 클러스터 [66]. V 원자의 국부 자기 모멘트는 4.18 μ입니다. 나 AgV의 경우 4.41 μ 나 Ag2용 V, 4.03 μ 나 Ag3용 V, 3.36 μ 나 Ag4용 V, 3.78μ 나 Ag5용 V, 3.40 μ 나 Ag6용 V, 3.73 μ 나 Ag7용 V, 3.33 μ 나 Ag8용 V, 2.91 μ 나 Ag9용 V, 3.29 μ 나 Ag10의 경우 V, 2.77 μ 나 Ag11용 V 및 2.08 μ 나 Ag12용 전체적으로 V 원자의 자기 모멘트는 클러스터의 크기가 증가함에 따라 점차 감소합니다. Ag 원자가 제공하는 자기 모멘트는 매우 작습니다. 또한 Ag2를 제외하고 V, Ag5 V 및 Ag7 다른 도핑된 클러스터에 있는 Ag 원자의 총 자기 모멘트인 V 클러스터는 V 원자의 자기 모멘트에 대해 반강자성 정렬을 나타냅니다. 즉, 모든 Ag n의 총 자기 모멘트는 V 클러스터는 주로 그림 7과 같이 상자성 V 원자에서 파생됩니다.
4s의 로컬 자기 모멘트 및 전하 , 3d , 4p , 및 4d 가장 낮은 에너지 Agn에 있는 V 원자의 껍질 V 클러스터는 표 5에 나열되어 있습니다. 이 표에서 부분적으로 점유된 3d 쉘은 V 원자의 자기 결정에 중요한 역할을 하며 자기 모멘트는 2.01~3.82 μ 나 . 4s 및 4p 자유 V 원자에 대해 비자성인 껍질은 약간의 자기 모멘트를 생성합니다. 4d 쉘은 거의 비자성체입니다. 3d 청구 및 4p 포탄이 0.77–1.97 및 0.03–2.41 e 증가합니다. 각기. 특히, 4p 오비탈은 클러스터 크기가 증가함에 따라 증가합니다. 4d에서 거의 전하가 발견되지 않습니다. Ag n에서 V 원자의 궤도 V(n =4–12) 클러스터. 그럼에도 불구하고 4s 쉘이 1.02–1.54 e 감소합니다. . 전하 이동은 Ag n의 V 원자를 암시합니다. V 클러스터는 s 사이에 혼성화가 있습니다. , p , 및 d 조개. 우리가 알다시피, 고립된 V 원자는 5개의 원자가 전자를 가지고 있습니다. 동시에 Ag n에서 V 원자의 전하 V 클러스터는 표 5에서 얻을 수 있습니다. 전하 보존 원칙에서 0.10–0.21 e 평면 Agn에 대해 V 원자에서 Ag 원자로 이동 V(n =1–4) 클러스터인 반면 0.35–2.92 e 3D Agn의 경우 Ag 원자에서 V 원자로 V(n =5–12) 클러스터(그림 9 참조). M인 경우 및 C Ag n에서 V 원자의 자기 모멘트와 원자가 전자를 나타냅니다. V 클러스터, 모두 자기 모멘트의 변화(ΔM =엠 − 3) 및 전하 이동(ΔC =5 − C )는 그림 10과 같이 동일한 변화 추세를 나타냅니다. 그림 10에서 전하 이동이 Ag n V 클러스터.
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가장 안정적인 Agn에서 V 원자의 전하 이동 V(n =1–12) 클러스터. 기준점으로서의 자유 V 원자
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가장 안정적인 Agn에서 V 원자의 전하 이동(ΔC) 및 자기 모멘트(ΔM)의 변화 V(n =1–12) 클러스터
Ag n의 구조적, 전자적, 자기적 특성 V(n =1–12) 클러스터는 DFT 및 CALYPSO 구조 검색 방법을 기반으로 조사되었습니다. The results indicate V atom in the lowest energy Ag n V cluster tends to occupy the position with the highest coordination number. The substitution of an Ag atom in Ag n + 1 (n ≥ 5) cluster by one V atom changes the geometry of the host clusters. The infrared spectra, Raman spectra, and PES of Ag n V (n = 1–12) clusters are expected to identify the ground states in times to come. Aside from AgV, the stability of other Ag n V cluster is higher than that of Ag n + 1 cluster. The relatively easy dissociation channels are Ag n V = Ag + Agn − 1 V for n = 1 and 4–12 and Ag n V = Ag2 + Ag n − 2 V for n = 2 and 3. The chemical activity of Ag n V cluster with odd n is higher than that of Ag n + 1 클러스터. The magnetic moments of Ag n V clusters originate mainly from the doped V atom and decrease gradually from 5 to 1 μ B with the increase of cluster size. The change of magnetic moment may be attributed to the charge transfer between V and Ag atoms.
3차원
Dissociation energy
밀도 함수 이론
Electron affinity
Highest occupied molecular orbital
Lowest unoccupied molecular orbital
Particle swarm optimization
Vertical ionization potential
나노물질
초록 2차원 Janus 재료는 특정 구조와 새로운 특성으로 인해 스핀트로닉 장치에 응용할 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 그들은 일반적으로 본질적으로 비자성입니다. 여기에서 서로 다른 전이 금속(TM:Co, Fe, Mn, Cr, V) 흡착 WSSe 프레임워크를 구성하고 이들의 구조와 자기 특성을 제1원리 계산을 통해 종합적으로 조사합니다. 결과는 W 원자의 상단이 모든 TM 원자에 대해 가장 안정적인 흡수 사이트이며 모든 시스템이 자성을 나타냄을 보여줍니다. 더욱이, 그들의 자기적 특성은 흡착된 요소와 흡착제 칼코겐
전자식 속도 컨트롤러:기능 아시다시피 자동 전자식 속도 컨트롤러는 모터가 회전하는 속도를 제어합니다. 모터가 처음부터 끝까지 원하는 속도로 회전하도록 합니다. 그것들이 없으면 모터가 제어할 수 없이 회전하여 결국 전체 시스템을 손상시킬 수 있습니다. 그러나 전자 속도 제어의 일부 기능은 무엇입니까? 전자식 속도 제어 장치에는 주목할 가치가 있는 세 가지 와이어 세트가 있습니다. 이 세 가지 케이블 세트는 모두 속도 컨트롤러의 적절한 기능을 보장하는 데 필수적인 역할을 합니다. 하나의 전선은 주 배터리, 특히 비행기의 배터리에 연
