"Z"型和3(5)-原子环型导电铁磁高聚物的研究及设计

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
10974048
项目类别：
面上项目
资助金额：
38.0万
负责人：
罗时军
依托单位：
湖北汽车工业学院
学科分类：
A2207.光谱学与固体发光
结题年份：
2012
批准年份：
2009
项目状态：
已结题
起止时间：
2010-01-01 至2012-12-31

项目参与者：
胡永金；陈杰；黄海铭；徐利；吕东燕；贺泽东；朱占武；
关键词：
平均场近似兼具电有机非线性光学材料磁特性的有机高聚物从头计算

项目摘要

根据准一维"Z"型和3(5)-原子环型导电铁磁高聚物的电性、磁性特点，应用孤子、极化子理论，并考虑掺杂效应，建立一套研究兼具电、磁双重特性的有机高聚物的电子结构和磁性的理论模型，并用平均场近似方法进行解析和数值求解，研究体系的电、磁相变的机理；同时，我们还将对准一维"Z"型和3(5)-原子环型导电铁磁高聚物的电子结构、磁性和非线性光学特性进行从头计算研究。通过比较两种不同的研究方法所得的结果，改善理论模型，使得我们的研究更加深入，更加全面。我们还用从头计算方法，通过寻找合适的掺杂剂和自由基来设计稳定、有望成功合成的准一维导电铁磁高聚物，这无论是在理论上，还是在应用上都有重要的价值。通过对准一维"Z"型和3(5)-原子环型导电铁磁高聚物的电子结构和磁性质的理论研究，为设计这种新型功能材料提供理论依据和指明方向。

结项摘要

有机导电铁磁高聚物是分子固体领域的一个活跃的方向，是具有重要应用前景的功能高分子材料。在本项目的研究中，通过对带自由基的反式聚乙炔的研究表明：反式聚乙炔的主链格点上出现符号和大小交替变化的π电子自旋极化云，格点间呈现反铁磁相互作用，自由基间的奇数个格点导致了系统的铁磁性基态；当自由基间有三个格点时，系统的磁性最强、最稳定且居里温度最高，这一结论具有较为普遍的意义，对设计有机铁磁材料有指导性的意义。通过第一性原理研究，我们发现尿素晶体的能带具有平带的特性，可以通过电子（空穴）掺杂获得磁性，是一个比较好的掺杂有机磁性基体。我们研究了C、N、O、F、HF、HF2 等多种掺杂剂，发现在尿素中掺入F，有望得到可以合成的有机铁磁性材料，其居里温度约为9.5K。. 对有机晶体及金属有机络合物两类材料的非线性光学性质的研究，我们发现由于“推-拉”基团导致分子间的电荷转移，形成超级电偶极矩，从而产生的非线性光学效应；取代基对二次谐波产生具有积极的贡献，但该作用受到取代基晶体局部对称性的影响。. 半金属磁性材料在半导体自旋器件中有重要的应用，对过渡金属配位分子基铁磁性材料Cu[C(CN)3]2、Mn[C(CN)3]2和Cr[N(CN)2]2的研究表明，该类材料的总磁矩主要来源于过渡金属离子，并且它们均表现出比较明显的半金属性，即使材料的晶格常数发生一定程度的改变，材料依然具有半金属特性。我们还研究了X2YZ型Heusler合金，当X原子的核外电子数少于Y原子的核外电子数时，该X2YZ型合金呈现出CuHg2Ti型结构；Co2MnSb和Ti2CoGe均呈现出半金属性，对Co2MnSb而言，计算得到的自旋磁矩与经典的Slater–Pauling规则非常吻合，然而对Ti2CoGe而言，自旋磁矩需要用新的Mt=Zt-18规则来解释，此外还发现在较宽的晶格常数范围内Ti2CoGe还能呈现半金属性。