通过掺杂调控 Mn$_{13}$ 团簇的磁性质

为了在 Mn$_{13}$ 团簇中产生可用于实际应用的巨磁矩，我们研究了纯 Mn$_{13}$ 团簇的结构和磁性质，并用 X = Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni 原子对其进行替代掺杂，形成 Mn$_{12}$X 团簇。我们发现，在 Mn$_{13}$ 团簇中进行 Ti 和 V 替代是最有前景的，既能获得可观的结合能，又能通过原子中心磁矩的铁磁排列实现更高的磁矩。这一点已通过团簇的能量学和电子性质得到证明。作为比较，我们还研究了 N 原子覆盖 Mn$_{13}$ 团簇的效应，该方法在早期工作 [Phys. Rev. Lett. {\bf 89}, 185504 (2002)] 中被预测为一种在最多包含 5 个 Mn 原子的 Mn 团簇中产生稳定巨磁矩的手段。