钍、铀、钚一阶石墨插层化合物的独特电子结构与形变效应
材料科学
2022-04-08 v1
摘要
掺杂含有 d 和 f 轨道元素的石墨插层化合物（GIC）研究较少。我们控制了插层锕系金属（Th、U 和 Pu）的分布和密度，并考虑了改变两个相邻碳层间距对电子结构的影响，以推断此类材料在高压或高温下的物理性质——这在基础研究中具有重要意义。根据能带图，这些 GIC 均为金属性。投影态密度（PDOS）表明，金属原子首先经历其 s、p、d 和 f 轨道的杂化，然后与最近邻八边形碳的 pz 轨道键合。C 和 Th 的电子轨道自旋向上与自旋向下对称，因此不存在电子自旋极化。然而，U 和 Pu 的 s、p、d 和 f 轨道均表现出电子自旋极化，这导致了材料的磁性，并使 C 的 p 轨道在费米能级附近出现自旋极化。此外，这三种选定的元素是核裂变中最常用的原料，因此此类 GIC 有望成为新型核能存储材料。
引用
@article{arxiv.2204.03143,
title = {Unique electronic structure and the shape-change effect of stage-I graphite intercalation compounds with Thorium, Uranium and Plutonium},
author = {Kun Yan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.03143},
year = {2022}
}