Компьютерное моделирование методом гибридного функционала плотности малых магнитных кластеров 3d-переходных металлов подгруппы железа

УДК 53:004

  • Сергей Александрович Безносюк Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)
  • Александр Геннадьевич Блюм Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)
  • Марк Сергеевич Жуковский Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (Барнаул, Россия)
  • Татьяна Михайловна Жуковская Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (Барнаул, Россия)
  • Абай Сабиржанович Масалимов Карагандинский государственный университет (Караганда, Казахстан)
Ключевые слова: квантовая теория атомных кластеров, спин-поляризованные состояния, магнитные кластеры 3d-металлов, подгруппа железа, энергия атомизации кластеров, метод гибридного функционала плотности, компьютерное моделирование

Аннотация

В статье представлены результаты исследования устойчивости спин-поляризованных состояний малых магнитных кластеров 3d-переходных металлов подгруппы железа методом гибридного функционала плотности. Компьютерное моделирование геометрических структур кластеров, их полная вариационная оптимизация по энергии связи выполнены при различных значениях спиновой мультиплетности электронных состояний. Вычислены энергии связи, длины связи и частоты нулевых колебаний атомов в малых кластерах с нуклеарностью n = 2, 3, 4, 5, 6 в зависимости от металла (Fe, Co, Ni) и спиновой мультиплетности М в нуль-зарядовом состоянии. Все расчеты проведены с использованием алгоритмов пакета ORCA методом гибридного функционала плотности B3LYP в базисном наборе def2-TZVP. Проведено сопоставление полученных результатов расчетов с имеющимися экспериментальными данными. Показано, что полученные методом гибридного функционала плотности расчетные данные находятся в удовлетворительном согласии с данными экспериментов для «голых» кластеров в инертных средах как по спиновой мультиплетности основного состояния, так и по энергии атомной ударной диссоциации кластеров в потоках инертных газов.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Биографии авторов

Сергей Александрович Безносюк, Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)

доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой физической и неорганической химии

Александр Геннадьевич Блюм, Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)

аспирант кафедры физической и неорганической химии

Марк Сергеевич Жуковский, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (Барнаул, Россия)

кандидат химических наук, доцент кафедры информационных систем в экономике

Татьяна Михайловна Жуковская, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (Барнаул, Россия)

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры общей и экспериментальной физики

Абай Сабиржанович Масалимов, Карагандинский государственный университет (Караганда, Казахстан)

доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой физической и аналитической химии

Литература

Armentrout P.B., Hales D.A., Lian L. Collision-Induced Dissociation of Transition Metal Cluster Ions // Advances in Metal and Semiconductor Clusters; Duncan, M.A., Ed.; JAI: Greenwich, 1994. Vol. 2.

Lian L., Su C.-X., Armentrout P.B. Collision-induced Dissociation of Nin+ (n = 2 - 18) with Xe: Bond Energies, Geometrical Structures, and Dissociation Pathways // J. Chem. Phys. 1992. Vol. 96. DOI: 10.1063/1.462406.

Lian L., Su C.-X., Armentrout P.B. Collision-induced dissociation of Fen+(n = 2-19) with Xe: Bond energies, geometric structures, and dissociation pathways // J. Chem. Phys. 1992. Vol. 97. DOI: 10.1063/1.463912.

Hales D.A., Su C.-X., Lian L., Armentrout P.B. Collision-induced Dissociation of Con+ (n = 2 - 18) with Xe: Bond Energies of Cationic and Neutral Cobalt Clusters, Dissociation Pathways, and Structures // J. Chem. Phys. 1994. Vol. 100. DOI: 10.1063/1.466636.

Castro M., Jamorski C., Salahub D.R. Structure, bonding, and magnetism of small Fe., Con, and Niclusters, n <5 // Chemical Physics Letters. 1997. Vol. 271. DOI: 10.1016/S0009-2614(97)00420-X.

Lombardi J.R., Davis B. Periodic Properties of Force Constants of Small Transition-Metal and Lanthanide Clusters // Chem. Rev. 2002. Vol. 102. DOI: 10.1021/cr010425j.

Perez M., Munoz F., Mejia-Lopez J., Martinez G. Physical and chemical properties of Co n-m Cu m nanoclusters with n = 2-6 atoms via ab-initio calculations // J. of Nanopart Res. 2012. Vol. 14. DOI: 10.1007/s11051-012-0933-2.

Gutsev G.L., Belay K.J., Gutsev L.G., Weatherford C.A. Modification of Magnetic Properties of Iron Clusters by Doping and Adsorption From a Few Atoms to Nanoclusters // Modification of Magnetic Properties of Iron Clusters by Doping and Adsorption. SpringerBriefs in Molecular Science. Springer, Cham, 2016. DOI: 10.1007/978-3-319-27886-5_1.

Becke A.D. Density-functional thermochemistry. III. The role of exact exchange // J. Chem. Phys. 1993. Vol. 98. DOI: 10.1063/1.464913.

Lee Ch., Yang W., and Parr R.G. Development of the Colle-Salvetti correlation-energy formula into a functional of the electron density // Phys. Rev. 1988. Vol. B 37. DOI: 10.1103/PhysRevB.37.785.

ORCA, An Ab Initio, DFT and Semiempirical electronic structure package. Version 4.2.0. Department of theory and spectroscopy. Directorship: Frank Neese. Max Planck Institute fuerKohlenforschung, Kaiser Wilhelm Platz 1, D-45470 Muelheim/Ruhr, Germany. 2019. URL: www. orcaforum.kofo.mpg.de.

Опубликован
2020-09-09
Как цитировать
1. Безносюк С. А., Блюм А. Г., Жуковский М. С., Жуковская Т. М., Масалимов А. С. Компьютерное моделирование методом гибридного функционала плотности малых магнитных кластеров 3d-переходных металлов подгруппы железа // Известия Алтайского государственного университета, 2020. № 4(114). С. 21-26. URL: http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282020%294-03.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)