d9离子功能材料的电磁特性与微观结构调控研究
批准号:
11704315
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
23.0 万元
负责人:
匡泯泉
依托单位:
学科分类:
凝聚态物理
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
赖林、戴延、韩小翠、罗绪凯、晏婉娟
中文摘要
d9离子功能材料广泛应用于光催化、传感器、生物医学等领域,其电子结构和顺磁参量对理解此类材料的光电磁特性有重要的科学价值。目前,人们对单一样品材料(或最近邻配位为同一配体的材料体系)进行了广泛的研究,而涉及多类型样品材料(以及最近邻配位为多类型配体的功能材料)的系统性分析较少,因此该类功能材料的结构与性能之间的规律性关系尚不清晰。本项目将按照配体类型和配位构型对d9离子功能材料进行统计分类,并结合半经验参量法和第一性原理的电子结构计算,分析离子掺杂、电荷补偿、氢键作用等因素对各类材料微结构的影响;探讨多类型配体对体系顺磁参量的定量贡献,掌握配体种类/配位构型与晶体场参量/能级结构之间的依赖关系,建立此类材料的普适性理论模型;在合理解释实验现象的基础上设计出新型的d9离子功能材料,为进一步的实验合成与功能开发提供前期的理论指导。
英文摘要
The electronic structures and magnetic parameters of d9-ion functional materials have significant scientific value to understand the optical, electronic and magnetic properties of transition-metal functional materials which have been widely utilized in fields of photocatalysis, sensor, and biomedicine and so on. Although abundant studies on the single sample (or the system in which the d9 ions are nearest-neighborly coordinated with the same kind of ligand) have been carried out, the systematic analysis for the multi-types samples (or d9 ions are nearest-neighborly coordinated with different kinds of ligands) has been rarely reported. As a result, the regular relationship between the structure and property for the above functional materials is still unclear. In this program, firstly, the functional materials containing d9 ions will be sorted and counted according to the type of ligand and the coordination geometry. And then the role of doping, charge compensation and hydrogen bonding and other effects playing on the local structure are to be acquired with the aid of the combination of first principles calculation and semi-empirically parametric method. Furthermore, the quantitative contributions arising from different species to the paramagnetic parameters of hosts and the general dependency laws among the intermediate variable (such as the crystal field parameters and the energy levels and et al.) and the types of ligands (or the local symmetry) will be obtained. Finally, the experimental phenomena for these functional materials containing d9 ions will be reasonably explained by means of the valid model established in this work, new type of functional materials will be designed and preceding theoretical guidance will be achieved for the further synthesis of materials with presupposed function.
d9离子功能材料的顺磁参量和电子结构对于理解其光电磁特性具有重要科学价值。项目旨在通过结合半经验参量算法和第一性原理计算,在合理解释谱学等实验数据的基础上获得同类型功能材料的微观结构与性能之间的相互关系,进而设计出新型功能材料,为实验合成和功能开发提供指导。我们已完成以下工作:①解释了二价铜离子位于赖氨酸中三种不同配位环境的顺磁参量。在考虑配体贡献和局部结构畸变对各向异性g因子和跃迁能级贡献的基础上,基于团簇模型构建了4阶哈密顿微扰公式。基于该公式,理论计算结果与实验谱学数据相吻合。此工作可以推广应用到五配位和六配位构型的d9离子化合物的EPR数据分析。②预测了R-3c点群AgCuF3钙钛矿的电、磁、热学性质。第一性原理计算表明AgCuF3的基态为铁磁态(FM),FM能带计算表明其自旋向上方向具有约1.25eV的能隙,自旋向下方向的费米面附近具有多个狄拉克锥。其电子结构对于库伦作用、自旋-轨道耦合效应以及应力具有鲁棒性。分子动力学和形成能等热力学性质计算表明AgCuF3具有热力学稳定性。综上,R-3c型半金属AgCuF3钙钛矿有望实现100%的自旋极化率,从而在自旋电子器件得到应用。③预测了全d电子Heusler合金X2MnTi(X=Cu,Ag,Au,Ni,Pd和Pt)的结构相变和电磁性质。第一性原理计算表明X2MnTi的L21相比XA相更稳定。引入应力,当晶格常数c/a比例大于1时,L21相X2MnTi会发生立方相到四角相相变,转化为L10相。声子谱计算表明L10相具有力学稳定性。L21和L10相X2MnTi的基态为铁磁态,磁矩主要来源于Mn原子。本工作表明X2MnTi(X=Cu,Ag,Au,Ni,Pd和Pt)Heusler合金是潜在的磁性形状记忆合金,可用于传感器和刹车材料。
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Perovskite R(3)over-barc phase AgCuF3: multiple Dirac cones, 100% spin polarization and its thermodynamic properties
钙钛矿%20R(3)over-barc%20phase%20AgCuF3:%20multiple%20Dirac%20cones,%20100%%20spin%20极化%20and%20its%20热力学%20性质
DOI:
10.1107/s2052520619004177
发表时间:
2019
期刊:
Acta Crystallographica Section B-Structural Science Crystal Engineering and Materials
影响因子:
1.9
作者:
[Kuang Minquan, Li Tingzhou, Cheng Zhenxiang, Khachai Houari, Khenata R, Yang Tie, Lin Tingting, Wang Xiaotian]
通讯作者:
Wang Xiaotian
Phase Transition and Electronic Structures of All-d-Metal Heusler-Type X(2)MnTi Compounds (X = Pd, Pt, Ag, Au, Cu, and Ni).
全d-金属Heusler型X2MnTi化合物的相变和电子结构(X = Pd、Pt、Ag、Au、Cu和Ni)
DOI:
10.3389/fchem.2020.546947
发表时间:
2020
期刊:
Frontiers in chemistry
影响因子:
5.5
作者:
[Wu M, Zhou F, Khenata R, Kuang M, Wang X]
通讯作者:
Wang X
Interpretation of the Electron Paramagnetic Resonance Spectra of Copper(II)–Tyrosine Complex
铜(II)-酪氨酸配合物电子顺磁共振谱的解释
DOI:
10.1515/zna-2017-0239
发表时间:
2017-12
期刊:
Z. Naturforsch.A
影响因子:
--
作者:
[徐小慧, 匡泯泉]
通讯作者:
匡泯泉
二维笼 目 电荷密度波材料设计及其物理性质研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2024
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负责人:匡泯泉
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依托单位:
国内基金
海外基金