共轭分子-过渡金属表面吸附复合体系电子态和电子学特性的第一性原理研究

批准号:
21273210
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
李斌
依托单位:
学科分类:
B0302.化学模拟与应用
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
杜宏健、冯晓燕、马传许、陈实、孙海亮
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中文摘要
本项目利用基于第一性原理的从头算方法模拟计算吸附在典型衬底表面的共轭大π键分子和过渡金属原子构成的纳米复合体系(简称π-TM体系)的电子结构信息,部分内容与相关扫描隧道显微镜(STM)实验相配合,研究这种新型纳米结构新颖的电子态和电子学特性,包括自旋极化机制下的相关特性。研究不同的分子-金属原子成键构型、吸附构型、衬底材料与结构和探针、外场等因素对于π-TM体系电子态的影响,探索调制复合纳米结构电子学特性的方式及其原理。研究分子尤其是其分子轨道对体系自旋态和近藤共振行为的影响及机制,分析在不同构型下,磁性金属原子之间通过分子的磁有序和近藤耦合的特性和机制,寻找和设计具有合适磁性材料性能的π-TM体系。基于密度泛函计算的结果,结合参数化模型方法,模拟研究一些典型的π-TM体系的近藤效应。针对几种典型的π-TM表面吸附体系,结合电子态分析和相关实验配置中的各种因素,探索可能的电子器件功能。
英文摘要
This project intends to simulate and calculate electronic structures of nano-complex systems composed of conjugated π-bonding molecule and transition metals adsorbed on typical substrate surfaces (π-TM system). Having some contents cooperating with related scanning tunneling microscopy (STM) experiments, it will research unique electronic states and eletronics properies, including those with spin-polarization mechanism, of this new type of nano-structures. It will study influences of various factors, such as molecule-metal bonding configuration, adsorption configuration, substrate material/structure, detecting probe and external field, on the electronic states ofπ-TM systems, and explores methods and principles for modulating the electronics properties of π-TM systems. It will also study influences and related mechanisms of the molecules, especially their molecular orbitals, on spin-states and Kondo resonances of these systems, analyze properties and mechanisms of magnetic orders and Kondo coupling between the magnetic atoms via the molecule under different configuration, and designπ-TM systems with appropriate properies for magnetic materials. Basing density-functional calculating results, it will simulate Kondo effect of some typical π-TM systems by involving parameterized model method. At last, possible functions for electrnic devices will be explored for several typical π-TM systems by combining electronic states analysis and multiple factors in related experiments.
具有共轭大π键的分子与过渡金属原子相互作用构成的复合纳米结构(简称π-TM 结构)的特殊电子态及其电子学特性对于未来纳米科技发展具有重要意义。项目组按照研究计划,部分内容与相关实验组密切配合,针对典型衬底表面的π-TM 结构体系的电子结构探索与调控、该体系中的电子关联效应、相关器件效应等多个问题开展了基于密度泛函理论的模拟研究,取得了一些创新性研究成果,主要成果有:通过金属原子调控共轭分子的轨道空间和能量分布、共轭分子-金属原子共吸附体系的近藤效应研究、共轭分子和衬底参与的金属原子自旋耦合研究、揭示共轭分子轨道对于金属原子自旋耦合的影响、实现共轭大π键分子-过渡金属原子共吸附体系的整流效应,也包括共轭大π键分子及相关二维体系、过渡金属吸附原子的特性研究,以及近藤效应的理论模拟和考虑针尖效应的扫描隧道显微镜图像高效率模拟两种理论方法的发展。这些成果为相关实验提供了深入的理论诠释,揭示了过渡金属原子的d轨道对于共轭分子电子态的复杂影响、对于近藤效应机制的重要性以及共轭分子-金属原子之间相互作用对于组成的二维有机金属构架的磁学特性的重要影响,有助于π-TM 结构体系和功能单分子、磁性分子复合结构在纳米电子学器件中的进一步应用,所采用的分析方法也适用于其它分子体系和衍生复合物的物理化学研究。项目组总计发表SCI期刊论文15篇,其中有1篇发表在具有重要影响力的Phys. Rev. Lett期刊上,1篇入选Appl. Phys. Lett.期刊的封面介绍和Feature Article,并与合作者一起为Phys. Chem. Chem. Phys.期刊撰写相关领域的评述文章,项目主持者还作为团队一员获得了2014年度中国科学院杰出科技成就奖(集体),基本完成了项目既定的目标和任务。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Understanding the Kondo resonance in the d-CoPc/Au(111) adsorption system
了解 d-CoPc/Au(111) 吸附系统中的近藤共振
DOI:10.1063/1.4893953
发表时间:2014
期刊:JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
影响因子:4.4
作者:Wang Yu;Zheng Xiao;Li Bin;Yang Jinlong
通讯作者:Yang Jinlong
First-Principles Study of Field Emission from Zigzag Graphene Nanoribbons Terminated with Ether Groups
醚基锯齿形石墨烯纳米带场发射的第一性原理研究
DOI:10.1063/1674-0068/28/cjcp1505087
发表时间:2015-10
期刊:Chinese Journal of Chemical Physics
影响因子:1
作者:Chen, Xin;Li, Bin
通讯作者:Li, Bin
DOI:10.1039/c5nr03895b
发表时间:2015-08
期刊:Nanoscale
影响因子:6.7
作者:Ruiqi Zhang;Bin Li;Jinlong Yang
通讯作者:Ruiqi Zhang;Bin Li;Jinlong Yang
Efficient Method for Fast Simulation of Scanning Tunneling Microscopy with a Tip Effect
具有尖端效应的扫描隧道显微镜快速模拟的有效方法
DOI:10.1021/jp5018218
发表时间:2014
期刊:JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A
影响因子:2.9
作者:Zhang Ruiqi;Hu Zhenpeng;Li Bin;Yang Jinlong
通讯作者:Yang Jinlong
Carrier-tunable magnetism of graphene with single-atom vacancy
单原子空位石墨烯的载流子可调磁性
DOI:10.1063/1.4809562
发表时间:2013-06
期刊:Journal of Applied Physics
影响因子:3.2
作者:Lei, Shulai;Li, Bin;Kan, Erjun;Huang, Jing;Li, Qunxiang;Yang, Jinlong
通讯作者:Yang, Jinlong
面向工程化应用的人工智能系统安全检测与防护关键方法研究
- 批准号:--
- 项目类别:联合基金项目
- 资助金额:249万元
- 批准年份:2019
- 负责人:李斌
- 依托单位:
基于深度表征学习的演化算法动态行为分析与定量表征方法研究
- 批准号:61473271
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:李斌
- 依托单位:
基于Hyper-heuristic的纳米芯片设计关键算法研究
- 批准号:61071024
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:36.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:李斌
- 依托单位:
特殊针尖对扫描隧道显微镜测量影响的理论研究
- 批准号:10704069
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:19.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:李斌
- 依托单位:
基于量子概率表达的量子遗传算法模型及算法研究
- 批准号:60401015
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2004
- 负责人:李斌
- 依托单位:
国内基金
海外基金
