بررسي خواص الكتروني ، مغناطيسي و اعداد جادويي خوشه هاي آهن بسيار كوچك : (Fe_n،n≤9) محاسبات نظريه ي تابعي چگالي اسپين – قطبيده

Study of electronic structures, magnetic properties and magic numbers in small iron clusters: A spin-polarized density functional study

در اين مقاله انرژي پيوند، خواص الكتروني و مغناطيسي نانو خوشه هاي آهن 2 تا 9 اتمي در چارچوب محاسبات كوانتومي با استفاده از نظريه ي تابعي چگالي اسپين- قطبيده و با تقريب GGA مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي دهد گشتاور مغناطيسي هر اتم در خوشه آهن بزرگتر از گشتاور مغناطيسي هر اتم در بلور آن مي باشد و با افزايش اندازه خوشه به سمت گشتاور مغناطيسي هر اتم در بلور آهن پيش مي رود. به علاوه انرژي پيوند هر اتم با افزايش اندازه خوشه افزايش مي يابد و به سمت انرژي پيوند بلور ماده پيش مي رود. در اين مطالعه اولين خوشه ي جادويي براي خوشه هاي آهن خوشه با 7 اتم محاسبه شد. نتايج حاصل با مقادير تجربي توافق قابل قبولي نشان مي دهد كه نشان دهنده دقت محاسبات و استفاده از تقريب هاي مناسب مي باشد. نتايج حاصل در زيست پزشكي و صنعت اسپينترونيك داراي كاربرد مي باشد.

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 generally، our results show that the magnetic moment per atom of the nano-clusters growth 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 and on the other hand show that the approximations are proper. The study suggests that such Fe nano-clusters may be useful in biomedical and spintronic.