بررسي خواص الكتروني، مغناطيسي و اعداد جادويي خوشه‌هاي آهن بسيار كوچك: (Fen, n≤9) محاسبات نظريه تابعي چگالي اسپين–قطبيده

Investigation of electronic structures, magnetic properties and magic numbers in small iron clusters(〖Fe〗_n,n≤9): A spin-polarized density functional study

در اين مقاله انرژي پيوند، خواص الكتروني و مغناطيسي نانوخوشه‌هاي آهن 2 تا 9 اتمي در چارچوب محاسبات كوانتومي با استفاده از نظريه تابعي چگالي اسپين-قطبيده و با تقريب GGAمورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد گشتاور مغناطيسي هر اتم در خوشه آهن بزرگتر از گشتاور مغناطيسي هر اتم در بلور آن مي‌باشد و با افزايش اندازه خوشه به‌سمت گشتاور مغناطيسي هر اتم در بلور آهن پيش مي‌رود. به‌علاوه انرژي پيوند هر اتم با افزايش اندازه خوشه افزايش مي‌يابد و به‌سمت انرژي پيوند بلور ماده پيش مي‌رود. در اين مطالعه اولين خوشه جادويي براي خوشه‌هاي آهن، خوشه با 7 اتم محاسبه شد. نتايج حاصل با مقادير تجربي توافق قابل قبولي نشان مي‌دهد كه نشان دهنده دقت محاسبات و استفاده از تقريب‌هاي مناسب مي‌باشد. نتايج حاصل در زيست پزشكي و صنعت اسپينترونيك داراي كاربرد مي‌باشد.

Spin-polarized Density functional calculations with the generalized gradient approximation (GGA) were employed for a systematic study of electronic structures, magnetic properties and magic numbers of Fe_n aggregates with n ?9 atoms. The results show that the magnetic moment of per atom in each nano-cluster is higher than those of their bulk material magnetic moment. In general, our results show that the magnetic moment per atom of the nano-clusters grows with the size of the clusters. In addition, the average binding energy increases monotonically with the increase of n and become comparable to the bulk values. Nano cluster with 7 atoms is the first magic number and this result is in good agreement with the experimental reports, showing that the approximations are proper. The study suggests that such Fe nano-clusters may be useful in biomedical and spintronic industry.