复合银团簇的磁性研究

团簇是一种介于原子与块体的中间相,它具有独特的物理、化学性质。对团簇的研究不仅可以探索物质的结构和性质从原子一分子一团簇一超微粒一块体的演化规律,而且也是构成微电子器件应用的基础。为了从原子水平上设计和控制材料的结构和磁性,近年来人们把越来越多的注意力从单一元素构成的团簇转移到由多种元素构成的复合团簇上。在团簇的研究中,磁性是一个重要而有趣的研究课题,对它的研究可以探索孤立原子中的局域电子如何随团簇中的原子数的增加而成为非局域的,以及固体中的巡游磁性是如何发生的。     

Si_4+Si_3与Si_5+Si_3团簇碰撞分子动力学

自从1985年Kroto等在实验上发现了碳笼C_60以来,对于原子团簇这种新的物质形态的实验与理论研究引起人们的广泛兴趣.经近10年的研究,已发现了许多原子团簇的奇异性质,如幻数性质,小原子团簇异常的催化性能,以及簇反应性的尺寸效应和异构体效应等.最近,在团簇与团簇碰撞(CCC)领域,也取得了重要进展.于1991年,Lutz及其合作者用计算机模拟了碱金属原子团簇碰撞过程,指出其主要三个通道为:分子聚合、深度非弹性与     

(HAlNH)_n(n=1～15)团簇的结构与稳定性

用密度泛函理论（ＤＦＴ）的Ｂ３ＬＹＰ／６－３１Ｇ＊方法，对（ＨＡｌＮＨ）的低聚物（ＨＡｌＮＨ）。（ｎ＝１～１５）团簇的几何构型、电子结构、振动光谱和化学热力学性质进行了研究，得到了它们的基态结构．比较了（ＨＡｌＮＨ）ｎ团簇骨架和（ＡｌＮ）ｎ团簇的差异．结果表明，（ＨＡｌＮＨ）ｎ团簇骨架是由Ａｌ－Ｎ键形成的四元环和六元环构成的，每一个Ａｌ或Ｎ原子形成４个化学键，其中３个为Ａｌ－Ｎ键，１个为Ａｌ－Ｈ或Ｎ－Ｈ键．（ＨＡｌＮＨ）ｎ（ｎ＝１－１５）团簇中Ａｌ－Ｎ键的数目与对应的（ＡｌＮ）ｎ团簇相等．（ＨＡｌＮＨ）ｎ（ｎ＝１—１５）团簇结构的稳定性幻数序列为： ｎ＝ ２，４， ６， ８， １０， １２， １４等偶数．     

分子动力学模拟Ag-Pd 双金属团簇中不同位置Ag 原子偏析诱导的异常熔化

在双金属团簇中任意两种元素表面能的差别都会在团簇形成时产生偏析, 从而影响团簇的熔化、原子排布和结构. 因此双金属团簇中原子偏析行为的研究可以为新型纳米结构的可控制备提供理论基础. 本文用分子动力学结合嵌入原子方法研究了分布在团簇的核心层和亚表面层的Ag 原子偏析对(AgPd)₁₄₇ 团簇熔化的影响. 结果表明Ag 在Pd 团簇的不同位置时能量不同,在表面层时最稳定, 其次是核心层, 最后是亚表面层. 这造成了核心层的Ag 原子偏析到团簇的亚表面层时, 团簇原子能量随温度的增加而增大. 而亚表面层Ag 原子的偏析会使团簇原子能量随温度的增加而减小. 这种异常熔化的程度与偏析原子个数有关. 这为双金属团簇熔化行为的调节提供了有效途径.     

(HAlNH)n(n = 1~15)团簇的结构与稳定性

用密度泛函理论（DFT）的B3LYP／6－31G方法，对（HAINH）的低聚物（HAINH）n(n=1-15)团簇的几何构型、电子结构、振动光谱和化学热力学性质进行了研究，得到了它们的基态结构，比较了（HAINH）n团簇骨架和（AIN）n团簇的差异。结果表明，（HAINH）n团簇骨架是由AI－N键形成的四元环和六元环构成的。每一个AI或N原子形成4个化学键，其中3个为AI－N键，1个为AI－H或N－H键。（HAINH）n(n=1-15)团簇中AI－N键的数目与对应的（AIN）n团簇相等。（HAINH）n(n=1-15)团簇结构的稳定性幻数序列为：n=2,4,6,8,10,12,14等偶数。     

硼化铝结构的从头计算分子轨道法

近年来,人们对元素簇在实验和理论研究方面做了大量工作。但对于铝硼簇AlB_n的研究,仅限于实验方面,理论研究未见报道。AlB_n簇合物具有特殊的电子结构和成键特征,表现出一些特有的理化性质。AlB_n可广泛地用于增强导体和半导体材料的机械性能,还可非常有效地调节半导体材料的导电性,特别是在高温半导体材料的研究中具有重要用途。本文用从头计算方法研究了AlB_n的结构和稳定性。     

用飞行时间质谱研究气相偏硼酸钠团簇的产生和结构

硼是元素周期表中ⅢA组元素,由于价电子的数目比价轨道的数目少,是一个典型的缺电子元素。B原子的缺电子性使得硼酸盐具有丰富、独特的几何和电子结构。硼酸盐是一类重要的光学材料和化工试剂,如硼砂是一种很好的高温溶剂,β-NaB_2_4(BBO)是近年发现的性能优良的紫外非线性光学材料。团簇是介于气相和凝聚相之间物质的一种新的存在状态,研究团簇的结构、形成和增长规律,有助于从分子层次上认识相变、结晶和晶体的生长等过程。我们用激光气化含水的硼氢化钠固体的方法,首次产生了3组分团簇NaBO_2团簇的正离子,并且,用飞行时间质谱研究了团簇离子的强度分布。     

后摩尔时代晶体管：新兴材料与尺寸极限

在后摩尔时代，大规模半导体集成电路对功耗和集成密度的要求使得晶体管器件的开发需要在“材料、制程、结构”三个维度同步推进。文章详细梳理了近年来涌现的新兴低维半导体材料及异质结构，包括碳纳米管、过渡族金属硫属化合物、黑磷、碲烯和一维/二维范德华异质结等，并对其电学物理特性进行了深入的讨论，同时总结了这些材料在14 nm工艺节点以下超短沟道晶体管和新结构晶体管器件方面的最新进展，最后从材料角度对半导体逻辑器件的进一步发展指出方向。     

Cr73.7(Fe0.83Mn0.17)26.3合金磁性的研究

当Fe浓度在18≤x≤25范围内时,Cr_(100)-x_Fe_x合金从顺磁经铁磁态重入自旋玻璃态.重入自旋玻璃态的机制目前主要用以下两种非常不同的物理图象来描述.一种用Hecssen- berg自旋玻璃的平均场理论得出:系统在T_c下产生了共线的铁磁相.但在温度T_(xy)下,每个自旋的横向(xy)分量随机地冻结在xy平面上.这样一个系统可以看作在z方向纵向的铁磁性,而在xy平面上是自旋玻璃态.另一种图象是,有限、无限大团簇在渗透浓度上共存.铁磁相自然是由无限大团簇产生的.但由于有限大团簇的存在,这些有限大团簇在一定温度下可以与无限大团簇成反铁磁耦合,从而破坏了无限大团簇,导致了自旋玻璃态的产生.由于Cr-Fe合金中反铁磁交换相互作用较弱,实验中在18(?)x浓度范围内未能观察到反铁磁耦合的存在.在Cr-Fe合金中加入少量的金属Mn可以大大提高合金的Nair温度.在Cr-Fe-Mn合金为研究系统中铁磁、反铁磁交换相互作用的竞争,进而弄清该合金重入自旋玻璃态的机制提供了可能性.本实验利用M(?)ssbauer谱,磁测量等手段对Cr_(73.5)(Fr_(0.83)Mn_(0.17))_(26.3)合金的磁性进行了研究.     

Mn~(2+)离子掺杂的纳米尺寸ZnS半导体超微粒的制备和光学性质

近年来纳米尺寸半导体超微粒的合成和光学性质研究引起了人们广泛的关注,并迅速发展成非常活跃的研究领域.各种半导体(如Ⅱ～Ⅵ族的CdS,ZnS,Ⅲ～Ⅴ族的GaP,GaAs等)超微粒被制备在聚合物、有机溶液和玻璃等介质中.伴随着微粒尺寸的减小,显著的量子尺寸效应和由之引起的各种光学性质变化在这些材料中得到了系统的研究,量子尺寸效应和各种非线性响应增强机制的理论和实验工作也日趋完善.但是,这些工作仅限于研究半     

金属纳米团簇的超分子自组装及其应用

金属纳米团簇(NCs)是由几个至几千个金属原子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的聚集体,其物理和化学性质具有量子尺寸依赖性.金属簇的尺寸可与电子的Ferimi波长相当,一般小于3 nm,具有异于对应体相块材的物化性质,如光学、电学、磁学、催化、手性等.基于自组装策略,将金属簇与不同类型的分子材料组装,不但可以实现金属簇的聚集诱导发光,而且还可以实现多功能的协调.结合本课题组的研究工作,本文综述了近期国内外相关研究,详细介绍了自组装对金属簇发光、组装结构的影响及金属簇组装体的应用等方面的研究进展.最后对金属簇的未来挑战和发展前景进行了展望.     

拉曼光谱技术在二维半导体光催化剂异质结研究中的应用

高活性光催化剂的设计是高效利用太阳能的有效手段，其中二维(2D)半导体光催化剂因其独特的物理化学性质，在光催化研究中有着较大优势。构筑异质结具有改变二维半导体能带结构、抑制光生载流子复合等作用，是一种高效的二维半导体光催化剂的设计方法。拉曼光谱技术因其探测时间短、可原位、无损检测以及样品制备简单等优点，在半导体材料研究中的应用逐渐增多。文章介绍了拉曼光谱技术的基本原理，并对近年来二维半导体光催化剂设计的有关研究进行整理，综述了拉曼光谱技术在二维半导体光催化剂异质结研究中的应用，为新型二维半导体光催化剂的设计奠定了技术基础。     

水溶液势对丙氨酸电子结构影响的模拟

使用基于密度泛涵理论的第一性原理计算方法, 模拟了水溶液对丙氨酸电子结构的影响并构造了偶极子等效势. 计算过程分为三步: 首先用“自由团簇计算法”计算了丙氨酸和水分子系统总能量最低的几何位形; 然后基于这一位形, 再由“团簇埋入自洽计算法”得到了水分子外势下丙氨酸的电子结构; 最后用偶极子代替水分子, 并重新计算了丙氨酸的电子结构. 在第三步工作中通过调节偶极子使得丙氨酸电子结构与第二步中水分子外势下的电子结构尽可能地接近. 计算结果表明, 水溶液对丙氨酸电子结构的影响主要是使来自甲基的电子态升高了约0.14 Ry, 使其余各电子态升高了约0.059 Ry, 并使费米面上能隙变宽25%. 偶极子势较好地模拟了水溶液对丙氨酸电子结构的影响. 这将会有效地减少以后的计算量.     

I2分子团簇的制备及它的漫反射谱

近些年来,零维物理系统的研究已成为科学研究的一个热点。迄今,团簇方面的研究主要集中在离子团簇和共价团簇的研究上,所谓离子团簇和共价团簇即指团簇中的离子或原子是以离子键或共价键的方式结合。由于离子键和共价键的键能比较强,离子团簇和共价团簇中的离子和原子间的相互作用较强,它们间的距离不容易改变。因此,在这些团簇中有显著的量子尺寸效应,并可通过吸收带边的蓝移证实量子尺寸效应的存在。而对于由分子力结合的分子团簇,由于分子力相对较弱,分子团簇内分子间的距离可以发生变化,分子团簇有一些异于离子团簇和共     

微电子技术中的半导体薄膜材料

本文着重介绍了用于微电子技术的非晶态、宽带隙、纳米相、超晶格、量子微结构以及多孔硅等半导体薄膜材料，近年来在结构特征、物理性质以及器件应用等方面取得的某些新进展．并指出，原子组态的无序化，材料禁带的宽带隙化，能带剪裁的任意化以及人工结构的低维化和量子化，集中体现了半导体薄膜材料的发展特点。     

激光烧蚀金属富勒烯盐C60Mx（M=Sm,Pt,Ni,Rh）产生取代型金属富勒烯团簇

在金属富勒烯盐C60Mx(M=Sm,Pt,Ni,Rh)的激光烧蚀飞行时间质谱研究中，观察到正负离子通道中有金属富勒烯C2nM与C2n 1M的形成。金属富勒烯的谱峰强度与根据碳原子与金属原子的同位素分布计算所得到的理论谱相一致。证实了金属富勒烯的形成。实验表明金属原子取代了碳笼上的一个碳原子而形成取代型金属富勒烯。同时，在激光烧蚀金属富勒烯盐的负离子通道中观察到奇数碳笼团簇的产生。激光烧蚀产物随激光轰击次数演变的实验表明，金属富勒烯的形成与金属碳化物MC的产生密切相关。在对奇数碳笼团簇结构优化计算的基础上，对金属富勒烯团簇C2n 1M与C2nM的结构特性以及形成机理进行了讨论。     

Ru(0001)表面石墨烯的外延生长及其担载纳米金属催化剂的研究

采用室温下吸附乙烯结合高温退火的方法在Ru(0001)表面上制备了单层石墨烯结构. 利用扫描隧道显微镜(STM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外光电子能谱(UPS)研究了石墨烯的生长过程以及石墨烯的表面形貌和结构. 以单层石墨烯为模板, 制备了尺寸和空间分布比较均一的Pt纳米团簇.     

激光烧蚀金属富勒烯盐C_(60)M_x(M=Sm,Pt,Ni,Rh)产生取代型金属富勒烯团簇

在金属富勒烯盐Ｃ６０Ｍｘ（Ｍ＝Ｓｍ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｒｈ）的激光烧蚀飞行时间质谱研究中，观察到正负离子通道中有金属富勒烯Ｃ２ｎＭ与Ｃ２ｎ＋１Ｍ的形成．金属富勒烯的谱峰强度与根据碳原子与金属原子的同位素分布计算所得到的理论谱相一致，证实了金属富勒烯的形成．实验表明金属原子取代了碳笼上的一个碳原子而形成取代型金属富勒烯．同时，在激光烧蚀金属富勒烯盐的负离子通道中观察到奇数碳笼团簇的产生．激光烧蚀产物随激光轰击次数演变的实验表明，金属富勒烯的形成与金属碳化物ＭＣ的产生密切相关．在对奇数碳笼团簇结构优化计算的基础上，对金属富勒烯团簇Ｃ２ｎ＋１Ｍ与Ｃ２ｎＭ的结构特性以及形成机理进行了讨论．     

第四主族金属硫族化合物二维材料研究进展

第四主族金属硫族化合物具有丰富的晶体结构与组成.理论计算预测这类材料的二维晶体具有优异的热电、铁电、压电等性能.但是,目前这类材料的二维结构与性质研究的实验工作尚未系统展开.本文以这类材料二维结构与性质的关联性为切入点,系统展示了这类材料二维结构的合成进展,总结了其二维尺度上的独特性质,并对这类材料的发展前景及挑战进行了展望.     

介观体系及其新进展

介观概念和介观体系的提出,填补了宏观体系与微观体系之间的空白,八九十年代逐步建立、发展起来的纳米材料学和团簇物理学,是介观体系的重要组成部分,它们为当今的凝聚态物理学提出了许多新的课题,并已成为凝聚态物理学和材料科学共同研究的热点之一,本文较详细地介绍了纳米材料和团簇研究的发展历史、现状,并展望了它们的未来发展方向.