《表3 金属富勒烯复合结构的总磁矩，4s、3d、4p轨道布局和Ni原子与B原子间的电荷转移》

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《Ni原子表面吸附和笼内封装掺杂硼富勒烯B_(40)的功能化应用研究》

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Ni是典型的磁性元素。在接下来的讨论中，我们通过自旋极化计算开展了对Ni原子掺杂B40的外表面吸附和笼内内嵌封装金属富勒烯复合产物Ni-B40和Ni@B40的磁学性质讨论。所得单个Ni原子和金属富勒烯复合结构的总磁矩，如表3所示。表3中还列出了单个Ni原子和掺杂金属富勒烯后的Ni原子4s，3d，4p轨道的电子占据情况，包括自旋向上和自旋向下。从表3可以看出，相对单个Ni原子2.00μB的总磁矩，Ni原子作为外部原子与富勒烯B40发生作用后，掺杂Ni原子的磁矩变为零，发生了根本的变化和调整。同时，Ni原子掺杂的金属富勒烯复合结构，体系总磁矩也均为零。为了更好地理解掺杂Ni原子磁矩的变化和整个金属硼富勒烯磁学性质的情况，我们分析了金属富勒烯结构中掺杂Ni原子4s，3d，4p轨道自旋向上和自旋向下的电子占据情况，发现Ni原子磁矩发生根本性调整的原因来自于掺杂Ni原子的4s轨道的自旋向上和自旋向下、3d轨道的自旋向上电子由于自限效应而导致的占据电子的减少。表3中，随着限制效应的增强，掺杂Ni原子4s轨道自旋向上和自旋向下、3d轨道自旋向上的电子向掺杂Ni原子4p和3d自旋向下轨道发生明显的转移，最终导致了金属富勒烯复合结构总磁矩的根本性调整。这些计算结果和过渡磁性元素与B-N富勒烯笼状结构B36N36，过渡元素与碳富勒烯笼以及Ni与硼富勒烯B80所形成的金属富勒烯复合结构的磁学性质都不相同[16-19]。因而，Ni原子掺杂的金属富勒烯复合产物Ni-B40和Ni@B40因其独特的可调电子特性和磁学性质，可作为单分子电子器件和单分子自旋电子器件，具有潜在重要应用价值。