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铁原子吸附联苯烯单层电子结构的第一性原理研究

吴洪芬 冯盼君 张烁 刘大鹏 高淼 闫循旺

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铁原子吸附联苯烯单层电子结构的第一性原理研究

吴洪芬, 冯盼君, 张烁, 刘大鹏, 高淼, 闫循旺

First principles study of Fe atom adsorbed biphenylene monolayer

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出版历程
  • 收稿日期:  2021-09-02
  • 上网日期:  2021-10-22

铁原子吸附联苯烯单层电子结构的第一性原理研究

  • 1. 曲阜师范大学
  • 2. 宁波大学
    基金项目: 国家级-石墨烯等双层转角系统中莫尔势对电子结构和电子关联效应调制的理论研究(11974207)

摘要: 联苯烯单层由碳原子的四元、六元和八元环组成,具有与石墨烯相似的单原子层结构. 2021年5月,《科学》杂志首次报道了该材料的实验合成,引起了科研工作者的极大关注. 基于第一性原理的密度泛函方法,我们研究了铁原子在联苯烯单层的吸附构型并分析了其电子结构. 结构优化、吸附能和分子动力学的计算表明联苯烯单层的四元环空位是铁原子最稳定吸附位点,吸附能可达1.56 eV. 电子态密度计算表明铁3d电子与碳的2p电子有较强的轨道杂化, 同时电荷转移计算显示铁原子向近邻碳原子转移的电荷约为0.73个电子,说明联苯烯单层与吸附的铁原子之间形成稳定的化学键. 另外,铁原子吸附于联苯烯单层后体系显磁性,铁原子上局域磁矩大小约为 1.81 μ_B,方向指向面外. 因此,本文确认了联苯烯单层是比石墨烯更好的铁原子的吸附载体且体系有磁性,这为研究吸附材料的电磁、输运、催化等特性提供了新的平台.

English Abstract

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