铁原子吸附联苯烯单层电子结构的第一性原理

• 作者: 吴洪芬 冯盼君 张烁 刘大鹏 高淼 闫循旺
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 联苯烯单层 吸附 电子结构 第一性原理计算
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:结构、力学和热学性质|CONDENSED MATTER: STRUCTURAL,MECHANICAL,AND THERMAL PROPERTIES
• 页码范围: 250-258
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.71.20211631

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,Science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,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的吸附位点,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了稳定的化学键.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1.81μB,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.