采用第一性原理計(jì)算方法，研究了非金屬(X= B, C, N, O)共摻雜石墨烯(MX
4-G)的貴金屬單原子(M = Rh, Pd, Ag, Ir, Pt, Au)的幾何、電子和磁性能。結(jié)果表明，Rh、Pd、Ir、Pt和Au原子不能與O
4-G襯底強(qiáng)結(jié)合形成MO
4-G, Ag原子不能穩(wěn)定地錨定在所有X
4-G襯底上。M原子失去電荷隨X原子電負(fù)性的變化而變化的穩(wěn)定MX
4-G結(jié)構(gòu)可能表現(xiàn)出不同的催化活性和選擇性。通過(guò)自旋密度分析，發(fā)現(xiàn)RhC
4G、RhN
4-G、IrC
4-G和IrN
4-G中存在鐵磁耦合，Rh和Ir原子的5個(gè)不同的上下自旋d軌道對(duì)局域磁矩有影響。MX
4-G可以表現(xiàn)出金屬、半金屬或半導(dǎo)體行為，因?yàn)樗鼈兊膸睹舾械匾蕾?lài)于M和X的原子類(lèi)型。我們的工作為MX
4-G納米材料在各種催化反應(yīng)和新型自旋電子器件中的應(yīng)用提供了指導(dǎo)。
圖1. MX
4-G的幾何結(jié)構(gòu)示意圖。h為M原子的吸附高度。
圖2. M的凝聚能和M與X
4-G的結(jié)合能。
圖3. MX
4-G的自旋極化電荷密度等面值為0.003 e/Å
3。
圖4. MX
4-G的PDOS，插圖是接近費(fèi)米能級(jí)的PDOS。虛線(xiàn)表示費(fèi)米能級(jí)。
圖5. MX
4-G的自旋極化能帶結(jié)構(gòu)。紅色和藍(lán)色線(xiàn)分別代表自旋向上和自旋向下的能帶。
相關(guān)研究成果由集美大學(xué)海洋信息工程學(xué)院Tiejun Li等人于2023年發(fā)表在Journal of Magnetism and Magnetic Materials (https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2023.170418)上。原文：Noble-metal single atom with non-metal co-doped graphene: First-principles investigation of structures, electronic and magnetic properties。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
