Компьютерное моделирование методом гибридного функционала плотности малых магнитных кластеров 3d-переходных металлов подгруппы железа

• Published in: Izvestiya of Altai State University
• Main Authors: Безносюк, Сергей Александрович, Блюм, Александр Геннадьевич, Жуковский, Марк Сергеевич, Жуковская, Татьяна Михайловна, Масалимов, Абай Сабиржанович
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: Russian
• Published: Izvestiya of Altai State University 2020
• Subjects: spin-polarized states; magnetic clusters of 3d-transition metals; iron subgroups; atomization energy of clusters; hybrid density functional method; computer simulation; quantum theory of atomic clusters; квантовая теория атомных кластеров; спин-поляризованные состояния; магнитные кластеры 3d-металлов; подгруппа железа; энергия атомизации кластеров; метод гибридного функционала плотности; компьютерное моделирование; Zero Point; Orca
• Online Access: http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282020%294-03; https://doi.org/10.14258/izvasu(2020)4-03

В статье представлены результаты исследования устойчивости спин-поляризованных состояний малых магнитных кластеров 3d-переходных металлов подгруппы железа методом гибридного функционала плотности. Компьютерное моделирование геометрических структур кластеров, их полная вариационная оптимизация по энергии связи выполнены при различных значениях спиновой мультиплетности электронных состояний. Вычислены энергии связи, длины связи и частоты нулевых колебаний атомов в малых кластерах с нуклеарностью n = 2, 3, 4, 5, 6 в зависимости от металла (Fe, Co, Ni) и спиновой мультиплетности М в нуль-зарядовом состоянии. Все расчеты проведены с использованием алгоритмов пакета ORCA методом гибридного функционала плотности B3LYP в базисном наборе def2-TZVP. Проведено сопоставление полученных результатов расчетов с имеющимися экспериментальными данными. Показано, что полученные методом гибридного функционала плотности расчетные данные находятся в удовлетворительном согласии с данными экспериментов для «голых» кластеров в инертных средах как по спиновой мультиплетности основного состояния, так и по энергии атомной ударной диссоциации кластеров в потоках инертных газов. This paper presents the results of s study focused on the stability of small 3d-transition-metal magnetic clusters (metals of an iron subgroup) in spin-polarized states using the hybrid density functional method. Computer modeling and full variational optimization of geometric structures of clusters were performed for various values of the spin multiplicity of electronic states. The binding energies, the bond lengths, and the frequencies of atomic zero-point vibrations in small clusters with a nuclearity of n = 2, 3, 4, 5, 6 were calculated depending on the metal (Fe, Co, Ni) and spin multiplicity M in the zero-charge state. The calculations were carried out using the hybrid density functional B3LYP method in the def2-TZVP basis set of the ORCA package algorithms. A comparison of the calculated results with the available experimental data is presented. It is shown ...