具有双自由基特性的类石墨烯材料分子设计及磁性质研究

发布时间：2022-12-08 06:28

　　自从2004年Geim等人发现了石墨烯,全球便掀起了新一波碳质材料的研究热潮。石墨烯由于自身特殊的结构在力学、电学、光学、热学等方面具有优良特性。石墨烯具有大量的π共轭结构,有利于电子的传导,可以作为优良的磁性材料。但是对于石墨烯及其衍生物磁性分子材料的合理设计与应用还有待进一步研究与拓展。在理论上设计出结构新颖、性质稳定的磁性类石墨烯分子将为磁性材料的实际应用提供有力的理论基础,对于促进分子磁性材料的发展有着不可替代的作用。为进一步拓展类石墨烯磁性材料的研究领域,本文设计了四类结构新颖具有双自由基特性的类石墨烯磁性分子。主要研究成果如下:1.铍掺杂修饰的类石墨烯磁性分子。诸多研究表明,较小的并苯以及小型石墨烯片很难表现出磁性,如何通过简单有效的方法使小型并苯及石墨烯片展现出显著磁性一直是人们关注的问题之一。针对这一问题,本工作选用碱土金属Be对小型的直线并苯进行修饰,即沿并苯链轴向或在并苯的单个苯环中横向插入Be原子。同时,对小型石墨烯片也进行类似的修饰。由于Be与C能形成直线型共价键,而且相邻的Be之间存在的s2…s2相互作用,从而避免了并苯结构的扭曲。本文利用密度泛函理论详细探讨... 

【文章页数】：130 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 双自由基分子的磁耦合作用的研究现状
        1.1.1 双自由基分子及其磁耦合作用的简介
        1.1.2 影响双自由基分子磁耦合作用的因素
        1.1.3 有机双自由基分子的实验研究
    1.2 石墨烯片及其磁性衍生物概述
    1.3 本文拟开展的主要工作
    参考文献
第二章 铍掺杂修饰的类石墨烯磁性分子
    2.1 引言
    2.2 设计方案和计算细节
        2.2.1 设计方案
        2.2.2 计算细节
    2.3 结果讨论
        2.3.1 分子的结构特征
        2.3.2 分子的双自由基性质及磁性
        2.3.3 多铍修饰的芘分子的四自由基性质
        2.3.4 铍修饰的石墨烯衍生物的稳定性
    2.4 结论
    参考文献
第三章 C=C单元中心修饰的具有双自由基特性的类卟啉分子设计及磁性
    3.1 引言
    3.2 设计方案与计算细节
        3.2.1 设计方案
        3.2.2 计算细节
    3.3 结果讨论
        3.3.1 磁耦合性质
        3.3.2 双自由基分子的结构特征
        3.3.3 NN、IN和VER自由基的性质
        3.3.4 分子内磁耦合作用机制
        3.3.5 耦合桥单元的各向异性
    3.4 结论
    参考文献
第四章 具有B-B和C=C中心单元的仿卟啉石墨烯片分子材料设计及磁性
    4.1 引言
    4.2 设计方案与计算细节
        4.2.1 设计方案
        4.2.2 计算细节
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 双自由基分子的磁耦合特征
        4.3.2 双自由基分子的结构特征
        4.3.3 分子轨道对磁耦合作用的影响
        4.3.4 利用分子振动模式调控C=C中心修饰的分子的磁性
        4.3.5 利用氧化还原作用调控B-B中心修饰的分子的磁性
    4.4 结论
    参考文献
第五章 三元桥桥连的双自由基联苯分子设计及磁性
    5.1 引言
    5.2 计算细节
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 双自由基分子的结构特征
        5.3.2 双自由基性质及磁性
        5.3.3 自旋交替规则
        5.3.4 自旋密度分布与中间桥X的调控效应
        5.3.5 双自由基分子的磁耦合机理
    5.4 结论
    参考文献
第六章 工作总结与展望
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：3713734