بررسی ابتدا به ساکن خواص ساختاری، مغناطیسی و الکترونی نانوخوشه‌های مس و نقره و آلیاژ آنها با یک اتم پالادیم

هاشمی‌فر, سید جواد; نجف‌وندزاده, حلیمه; کهنوجی, حمیده; اکبرزاده, هادی

بررسی ابتدا به ساکن خواص ساختاری، مغناطیسی و الکترونی نانوخوشه‌های مس و نقره و آلیاژ آنها با یک اتم پالادیم

نویسندگان

سید جواد هاشمی‌فر

حلیمه نجف‌وندزاده

حمیده کهنوجی

هادی اکبرزاده

دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان

چکیده

در این مقاله، خواص ساختاری‏، مغناطیسی‎ و الکترونی نانوخوشه‌های دو تا نُه اتمی مس و نقره و آلیاژ آنها با پالادیم با استفاده از محاسبات کوانتمی در چارچوب نظریه تابعی چگالی و با به کارگیری محاسبات تمام الکترونی و پتانسیل کامل مورد بررسی قرار می‌گیرد. با بررسی انرژی کمینه ایزومرهای ساختاری مختلف هر نانوخوشه، نشان می‌دهیم که در اندازه‌های کوچک، نانوخوشه‌‎ها ایزومرهای ساختاری مسطح را ترجیح می‌دهند، در حالی که با افزایش اندازه، یک گذر ساختاری از ایزومرهای دوبعدی به سه‌بعدی در خوشه‌ها مشاهده می‌شود. گذر ساختاری نانوخوشه‌های خالص مس و نقره وآلیاژی مس-پالادیم در اندازه هفت و گذر نانوخوشه‌های آلیاژی نقره-پالادیم در اندازه شش رخ می‌دهد. با محاسبه و بررسی انرژی واپاشی و وردش دوم انرژی ایزومرهای پایدار نشان داده می‌شود که نانوخوشه‌های خالص دو و هشت اتمی و آلیاژی سه و هفت اتمی، خوشه‌های جادویی هستند.خواص الکترونی و مغناطیسی ایزومرهای پایدار پس از اعمال تصحیح بس‌ذره‌ای مبتنی بر تابع گرین مورد محاسبه و بررسی قرار می‌گیرد

کلیدواژه‌ها

نظریه تابعی چگالی

محاسبات تمام الکترونی

توابع پایه‌ عددی اتم مرکز

نانوخوشه مس

نانوخوشه نقره

عنوان مقاله English

Ab initio study of the structural, magnetic, and electronic properties of copper and silver clusters and their alloys with one palladium atom

نویسندگان English

S. J Hashemifar

H Najafvandzadeh

H Kahnouji

H Akbarzadeh

چکیده English

In this paper, the structural, magnetic, and electronic properties of two- to nine-atom copper and silver clusters and their alloys with one palladium atom are investigated by using full-potential all-electron density functional computations. After calculating minimized energy of several structural isomers of every nanocluster, it is argued that the small size nanoclusters (up to size of 6), ‎ prefer planar structures, while by increasing size a 2D-3D structural transformation is observed. The structural transformation of pure and copper-palladium clusters occurs in the size of seven and that of silver-palladium cluster in happens at the size of six. The calculated second difference and dissociation energies confirm that the two- and eight- atom pure clusters and three- and seven- atom alloyed clusters are magic clusters. The electronic and magnetic properties of stable isomers are calculated and considered after applying many body based GW correction.

کلیدواژه‌ها English

density-functional study

numerical atom centred orbitals

copper nanoclusters

silver nanoclusters

1. E M Fernández, J M Soler, I L Garzón, and L C Balbás. Phys. Rev. B 70 (2004) 165403.
2. M Neergat, A K Shukla, and K S Gandhi, J. Appl. Electrochem. 31 (2001) 373.‎‎
3. W Li, W Zhou, H Li, Z Zhou, B Zhou, G Sun, and Q Xin, Electrochim. Acta 49 (2004) 1045.
4. C Sousa, V Bertin, and F Illas, J. Phys. Chem. B 105 (2001) 1817.‎‎
5. V Blum, R Gehrke, F Hanke, P Havu, V Havu, X Ren, K Reuter, and M ‎Scheffler,‎‎‎‎ Comp. Comm. Phys. 180 (2009) 2175‎.
6. Ch ‎‎Friedrich and ‎A ‎‎Schindlmayr‎‎, ‎‎‎‎‎John von Neumann Institute for Computing Ulich‎, ‎NIC Series‎ ‎‎‎31 ‎(‎200‎6‎)‎‎‎ 335‎.
25. J Ho, K M Ervin, and W C Lineberger, J. Chem. Phys. 93 (1990) 6987.
26. M B Knickelbein, Chem. Phys. Lett. 192 (1992) 129.
27. C Jackschath, I Rabin, and W Schulze. Zeitschrift fur Physik D: Atoms, Molecules and Clusters 22 (1992) 517
7. M Afshar and M Sargolzaei. AIP Advances 3 (2013) 112122.
8. M J Piotrowski, P Piquini, and J L F Da Silva, Phys. Rev. B 81, (2010) 155446.
9. J P Perdew, K Burke, and M Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77 (1996)‎ 3865 .
10. Y Zhang and W Yang, Phys. Rev. Lett. 80 (1998) 890.
11. C Lee, W Yang, and R G Parr, Phys. Rev. B 37 (1988‎)‎‎ 785.
12. S Zhao‎, Z ‎H Li, W-‎N ‎Wang, ‎Z ‎P Liu, and K N Fan‎, J. Chem. Phys. 124 (2006) 184102.
13. E A Rohlfing and J J Valentini, Chem. Phy. 84 (1986) 6560.
14. D E Powers, S G Hansen, M E Geusic, D L Michalopoulos, and R E Smalley, J. Chem. Phys. 78 (1982) 2866.
15. K P Huber and G Herzberg, “Molecular Spectra and Molecular Structure. IV. Constants of Diatomic Molecules”, Van Nostrand Reinhold Company, New York (1979) 716.
16. V A Spasov, T H Lee, Maberry, J P Ervin, and K M Ervin, J. Chem. Phys. 110 (1999) 5208.
17. K Kobayashi, N Kurita, H Kumaharo, and K Tago. Phys. Rev. A 43 (1991) 5810.
18. L Weidong, J Pennycook Stephen, and Sokrates, Nano Lett. 7 (2007) 3134.
19. D A Kilimis and D G Papageorgiou, Journal of Molecular Structure: THEOCHEM. 939 (2010) 112.
20. I Efremenko, M Sheintuch, Chemical Physics Letters. 401 ( 2005) 232.
21. C Kittel, 8th Ed. “Introduction to Solid State Physics”, Wiley, New ‎York ‎‎(2005).
22. W de Heer, Rev. Mod. Phys. 65 (1993) 611.
23. M Brack, Rev. Mod. Phys. 65 (‎ 1993‎) 677