بررسی خواص ساختاری، الکترونی، مغناطیسی و ارتعاشی خوشه های (1-6= fen (nو fen-1au توسط نرم افزار محاسبات کوانتومی fhi-aims

ساخت و کاربرد نانوساختارها و نانوذرات، تحول عظیمی را در علوم و فناوری ایجاد کرده است. دسته ای از این مواد خوشه های کوچک عناصر فلزات واسطه هستند که به دلیل برخورداری از خواص فیزیکی و شیمیایی خاص خود، توجه زیادی را به خود معطوف کرده اند. یکی از این خوشه ها، خوشه های مغناطیسی آهن هستند که به دلیل پیچیدگی های ناشی از نیمه پر بودن اوربیتال dی آن ها، هنوز خواصشان مورد مطالعه و بررسی تجربی و نظری می باشد. در این پروژه با استفاده از برنامه ی شبیه سازی کوانتوم- مکانیکی fhi-aims خواص خوشه های آهن را بررسی کردیم. در ابتدا به منظور تایید صحت نتایج بدست آمده، خواص انبوهه ی آهن را توسط دو نرم افزار aims و wien2k بدست آورده و با هم مقایسه کردیم و تطابق خوبی بین مقادیر کمیات محاسبه شده در دو نرم افزار مشاهده شد. پس از بهینه سازی دقت محاسبات، خواص ساختاری، الکترونی، مغناطیسی و ارتعاشی خوشه های دو تا شش اتمی آهن مورد محاسبه و بررسی قرار گرفت . نتایج حاصل نشان می دهند که ساختارهای سه بعدی با بیشترین تعداد پیوند ممکن، ایزومرهای پایه هستند. این خوشه ها مغناطش میانگین بالاتری نسبت به انبوهه دارند ولی ناپایدارتر از انبوهه هستند و لذا واکنش پذیری بالایی دارند. به طور کلی با افزایش تعداد اتم های خوشه ها، خواص آن ها به خواص انبوهه شبیه تر می شود. از آن جایی که خوشه های آهن به دلیل واکنش پذیری بالا به راحتی با یکدیگر پیوند خورده و کلوخه می شوند و نیز به سرعت اکسید شده و مغناطش بالای خود را از دست می دهند، معمولاً آن ها را با یک یا چند لایه از اتم های طلا پوشش می دهند. لذا به عنوان اولین قدم در بررسی این فرآیند، اثر افزودن یک اتم طلا در خواص خوشه های آهن از جمله در میزان پایداری، مغناطش و جلوگیری از اکسیدشدن را مورد بررسی قرار دادیم. نتایج نشان می دهند که با اضافه شدن اتم طلا، خوشه های آهن پایدارتر می شوند ولی تغییر چندانی در مغناطش آن ها بوجود نمی آید. همچنین مشاهده شد که یک اتم اکسیژن، تمایلی به جذب بر روی خوشه یfeau از سر طلای آن ندارد. این مشاهده پوشش خوشه های آهن بوسیله ی لایه های طلا را برای جلوگیری از اکسید شدن تأیید می کند.