Structure and magnetic properties of icosahedral Pd(x)Ag(13-x) (x = 0-13) clusters.
Structure and magnetic properties of icosahedral Pd(x)Ag(13-x) (x = 0-13) clusters.
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二十面体PdxAg13-x (x=0-13)团簇的结构和磁性能
DOI：
10.1038/s41598-017-10184-6
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发表时间：
2017-08-25
影响因子：
4.6
通讯作者：
Wan JG
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fan B;Ge GX;Jiang CH;Wang GH;Wan JG
本文提出了一种改进的Velocity-Verlet算法，使聚类系统快速准确地收敛。通过将其与分子动力学模拟相结合，我们开发了一种有效的双金属团簇异构体的全局采样方法。用这种方法，我们得到了二十面体PdxAg13−x （x = 0-13）的同分异构体。此外，利用第一性原理自旋极化密度泛函理论方法，我们发现由于强s-d轨道杂化，每个异构体仍然保持其二十面体结构，并且当Pd原子位于团簇中心时，团簇更加稳定。随着x值的增大，磁矩从x = 0时的5.0 μB开始线性减小，到x = 5时趋于零，然后在x = 13时线性增大至8.0 μB。通过计算原子投射态密度（PDOS），我们发现PdxAg13 - x的磁矩主要来源于0≤x < 5时Ag的s个电子，以及5 < x≤13时Pd的d个电子。PDOS结果还表明，当x从0逐渐增大到13时，PdxAg13−x有从半导体态向半金属态转变的趋势。
In this article, we present a modified Velocity-Verlet algorithm that makes cluster system converge rapidly and accurately. By combining it with molecular dynamics simulations, we develop an effective global sampling method for extracting isomers of bimetallic clusters. Using this method, we obtain the isomers of icosahedral PdxAg13−x (x = 0–13). Additionally, using the first-principle spin-polarized density functional theory approach, we find that each isomer still retains its icosahedral structure because of strong s-d orbital hybridization, and the cluster is more stable when a Pd atom is at the center of the cluster. With increasing x value, the magnetic moment decreases linearly from 5.0 μB at x = 0, until reaching zero at x = 5, and then increases linearly up to 8.0 μB at x = 13. By calculating the atom-projected density of states (PDOS), we reveal that the magnetic moment of PdxAg13−x mainly originates from s electrons of Ag when 0 ≤ x < 5, and d electrons of Pd when 5 < x ≤ 13. The PDOS results also show that the PdxAg13−x tends to transform from a semiconductor state to semi-metallic state when x gradually increases from 0 to 13.
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