Postdoctoral Research Work Summary Shanghai Jiao Tong University.pdf

1、研究工作通過密度泛函理論在B3LYP水平上研究了微觀水合化的金屬-甘氨酸復合體,氧化銦微小團簇,以及氮化鈮微小團簇的穩(wěn)定平衡結構、電子穩(wěn)定性和振動特征。同時,從理論方面研究了自旋三重態(tài)超導體/鐵磁體/自旋三重態(tài)超導體異質結中產生的約瑟夫森自旋電流。此外,還利用掃描隧道顯微鏡研究了硅(001)表面上同質外延生長過程中,坑結構的形成以及表面形貌的演化。主要結果總結如下:
　　 a)采用DFT-B3LYP理論方法系統(tǒng)地研究了由金屬離子

2、(Al3+,Ga3+,In3+)和兩性離子型甘氨酸配合基構成的復合體的逐步水合化過程,以此揭示水溶液環(huán)境條件下金屬離子-生物配合基之間的相互作用。水分子逐個加到金屬離子上,直到金屬中心處形成六配位位型結構的第一溶劑殼層。此溶劑層的形成歸因于空間位阻和向金屬的電荷轉移之間的微妙平衡。由于水分子和金屬之間的電荷非局域化,金屬離子和甘氨酸配位基之間的靜電相互作用隨著逐步水合化而逐漸減弱,這引起了第一溶劑殼層中甘氨酸配位基的NH3+功能團的轉動

3、并形成分子內型氫鍵。研究結果提供了微觀水合化的金屬-甘氨酸生物復合體的結構和溶劑化能。
　　 b)研究發(fā)現(xiàn),氧化銦團簇InmOn(1≤m,n≤4)的基態(tài)結構傾向于構成原子的平面排布,并具有In-O離子鍵數(shù)目最大化的趨勢。由于銦和氧之間發(fā)生了電荷轉移,具有同種電荷的原子之間會存在靜電排斥。靜電排斥的最小化和In-O離子鍵數(shù)目最大化兩者相互競爭,決定了團簇總能量的大小。同時,還進一步計算了團簇的振動頻率并和已有實驗結果進行了比較。最

4、后,討論了團簇的帶隙和電荷密度分布。
　　 c)在B3LYP/LanL2Dz水平上研究了Nb3N3的結構、穩(wěn)定性和振動特征。研究發(fā)現(xiàn)線性和平面化同分異構體的振動譜中存在虛頻,因而得到的優(yōu)化結構是不穩(wěn)定的。通過對具有合適原子配位方式和對稱性的幾何結構進行優(yōu)化得到了多個穩(wěn)定的具有三維結構的同分異構體?；鶓B(tài)結構具有Cs對稱性,由一個位于頂部的氮原子和底部三個鈮原子橋鍵的三角形底面的金字塔以及另外兩個和金字塔的鈮等腰三角形的兩個等邊上的

5、鈮原子橋鍵的氮原子構成。計算得到的裂解能表明了基態(tài)結構在分解為原子、分子和更小團簇方面的穩(wěn)定性。
　　 d)從理論方面研究了自旋三重態(tài)超導體/鐵磁體伯旋三重態(tài)超導體異質結中產生的約瑟夫森自旋電流。在鐵磁體/超導體界面處,鐵磁散射勢壘導致了安德列耶夫束縛態(tài)之間的耦合,并解除了其自旋簡并。通過這些自旋辟列的安德列耶夫態(tài),約瑟夫森自旋電流在異質結中進行輸運。產生的自旋超流通過調節(jié)鐵磁薄膜的磁化取向和大小,以及加在異質結上偏壓進行控制。