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      采用第一性原理計算方法，研究了非金屬(X= B, C, N, O)共摻雜石墨烯(MX₄-G)的貴金屬單原子(M = Rh, Pd, Ag, Ir, Pt, Au)的幾何、電子和磁性能。結果表明，Rh、Pd、Ir、Pt和Au原子不能與O₄-G襯底強結合形成MO₄-G, Ag原子不能穩定地錨定在所有X₄-G襯底上。M原子失去電荷隨X原子電負性的變化而變化的穩定MX₄-G結構可能表現出不同的催化活性和選擇性。通過自旋密度分析，發現RhC₄G、RhN₄-G、IrC₄-G和IrN₄-G中存在鐵磁耦合，Rh和Ir原子的5個不同的上下自旋d軌道對局域磁矩有影響。MX₄-G可以表現出金屬、半金屬或半導體行為，因為它們的帶隙敏感地依賴于M和X的原子類型。我們的工作為MX₄-G納米材料在各種催化反應和新型自旋電子器件中的應用提供了指導。
 
圖1. MX₄-G的幾何結構示意圖。h為M原子的吸附高度。
 
圖2. M的凝聚能和M與X₄-G的結合能。
 
圖3. MX₄-G的自旋極化電荷密度等面值為0.003 e/ų。
 
圖4. MX₄-G的PDOS，插圖是接近費米能級的PDOS。虛線表示費米能級。
 
圖5. MX₄-G的自旋極化能帶結構。紅色和藍色線分別代表自旋向上和自旋向下的能帶。

       相關研究成果由集美大學海洋信息工程學院Tiejun Li等人于2023年發表在Journal of Magnetism and Magnetic Materials (https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2023.170418)上。原文：Noble-metal single atom with non-metal co-doped graphene: First-principles investigation of structures, electronic and magnetic properties。

轉自《石墨烯研究》公眾號