富勒烯C$_{20}$中结构畸变与磁矩形成的竞争

我们基于局域密度近似加在位库仑修正（LDA+$U$）的密度泛函理论计算，研究了在位库仑相互作用对富勒烯C$_{20}$结构和磁基态的影响。计算了C$_{20}$的高对称（$I_{h}$）和畸变（$D_{3d}$）结构在不同自旋构型下的总能量。发现基态构型依赖于交换关联势的形式和在位库仑相互作用参数$U$，这反映了富勒烯C$_{20}$中Jahn-Teller畸变与磁不稳定性之间竞争的微妙本质。当采用LDA交换关联势时，对于小的$U$，畸变$D_{3d}$结构的非磁态是稳健的；而对于大于4 eV的$U$，未畸变$I_{h}$结构的磁基态则会出现。