金属包覆硅笼的光学和磁激发：基于含时密度泛函理论的系统研究

本文采用实时含时密度泛函理论，系统研究了 12 种 MSi$_{12}$和 4 种 MSi$_{10}$过渡金属包覆硅笼的光学和磁激发。选择过渡金属 (M) 的标准包括团簇的稳定性、可合成性和多样性。研究发现，光吸收谱和自旋磁化率谱主要取决于以下因素（按重要性递减顺序）：1) 笼的形状，2) M 所属的周期表族，以及 3) M 在周期表中的周期。具有相似结构且金属物种在周期表中位置相近的笼，其光谱具有许多相似之处，例如，MSi$_{12}$ (M = V, Nb, Ta, Cr, Mo, 和 W) 的光吸收谱高度对称，属于周期表第 4 和第 5 族，均在约 4 eV 处共享一个非常独特的峰。在所有情况下，尽管某些观测到的跃迁位于笼的硅骨架上，但过渡金属物种对于光吸收和自旋磁化率谱始终至关重要。我们的结果为通过光吸收光谱识别气相 MSi$_{12}$和 MSi$_{10}$提供了指纹数据。