有机分子磁各项异性能的研究+文献综述(3)
随着磁信息储存材料的微型化和高密度化的发展，寻找具有更高MAE的材料，降低基本信息储存单元尺寸成为了一种必然的趋势。因此，目前的研究在于如何寻找具有较高磁各项异性能、可制备的功能基团。近期的研究发现有些有机三明治聚合物比如 、 的某些团簇拥有较大的MAE，但是报道的种类很少，并且通常都需要进行载流子掺杂等外界调控，因此很难实践。
1.3 研究进展
早期人们研究的主要关注点是过渡金属链和团簇。R. Q. Wu等人利用第一性原理计算了Co单原子链在自由状态下和金属衬底下的磁各项异性能[3]。他们的结果表明MAE大约为 1 meV/Co。与此类似，Weinberger等人利用从头算方法研究了Co金属链在Pt表面的自旋各项异性情况[4]。他们的研究发现最大的MAE约为1.4 meV/Co。Strandberg等人也利用第一性原理对3d过渡金属的dimer进行了研究，他们发现 的MAE大约为7meV, 而 的MAE则高30meV[5]。Fritsch等人也计算了 的MAE，他们的结果显示MAE大约为50meV[6]。
对3d过渡金属的充分研究，使人们意识到相对于3d金属元素物质，具有更高原子数的铁磁金属元素可能会提高MAE。基于这样的观察，S. Blügel等人研究了4d过渡金属原子链的磁各项异性的研究[7]。他们的研究发现对于4d过渡金属原子的后半部分元素，其MAE大约为10meV的量级。此外，还可以通过拉伸原子链的方法，使MAE增大到60meV左右。
但是，通过这些单原子链和过渡金属二聚物的研究，发现这些过渡金属原子很容易互相作用，破坏其原有的链状和二聚物的结构，从而形成体态结构或者更大的团簇结构。这就是说，工业化制备面临着极大的困难。因此，理论上预言的高MAE很难在实际中得到应用。这也可能是目前信息存储材料没有采用单原子链或者金属团簇方法的根本原因。从这个角度来说，利用过渡金属原子和有机分子形成比较稳定的化合物具有更可靠的大规模制备的可能性。目前流行的化学方法已经可以比较快速，稳定的形成此类化合物，这也确保了其可以工业化应用的前提。
Xiao等人最近利用FPLO软件研究了Co-dimer和苯环杂化物的MAE研究，他们的研究显示MAE高达100meV, 同时他们也用同种方法报道了Co-dimer的MAE高达50meV[8]。他们的结果一经报道，迅速引起了人们的极大关注。因为100 meV的MAE值足以保证这个单分子结构在室温下工作，无论是作为自旋电子过滤材料还是信息储存材料，都有着极大的应用前景。
但是因为在自旋轨道耦合在量子理论中的处理始终不是非常完善，随着目前理论方法的逐渐完善，已经报道的这些结果都面临着一个问题：他们报道的结果是不是真实可靠？最近，J.Hafner等人利用完善的处理自旋轨道方法(已经集成在VASP商业科学软件中)，通过仔细的研究发现，Co-dimer的MAE只有7.1 meV，远远小于Xiao等报道的50meV[9]。不难看出，在更准确的处理方法下，Co-dimer的MAE被大大降低了。因此，可以合理的推测出Xiao等人报道的Co-dimer和苯环杂化物的MAE值也被大大高估了。相应地，Wu等人最近也利用VASP对4d过渡金属和苯环的一位链结构进行了此类研究[10]，他们的研究显示一文链中其MAE的量级为2meV左右，远远低于Xiao等人报道的量级。
此外，目前报道的具有高MAE的分子结构，都没有经过实验验证。也就是说，实验上能不能较容易或者大规模的制备，仍然是个没有解决的问题。
1.4 本课题研究的内容
已经有研究发现并预测有机金属三明治聚合物 和 等的某些团簇具有较大的磁各向异性能，但这些材料应用于制备磁存储材料仍具有各自的缺陷。许多研究仍在致力于寻找MAE更大，更易于制备的磁各向异性材料。本课题所研究的主要内容是通过密度泛函的理论方法，研究了有机金属三明治 能量最低的平衡构型，并分析其在此构型下所表现的自旋磁矩和态密度曲线，从而从理论上预测其具有的磁各向异性能。
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