Structural, Magnetic and Optical Properties of PtAun (n = 1-9) Clusters Using Density Functional Theory

Abstract

У статті ми представляємо систематичне обчислювальне дослідження, засноване на теорії функціоналу густини (DFT), метою якого є пролити світло на потенційні ефекти легування золотих Au кластерів атомом платини Pt, а також установити нові структурні, магнітні та оптичні властивості, які будуть мати леговані платиною золоті кластери PtAun (n = 1-9), так що кластери з найнижчою та найбільш стабільною енергією вибираються з решти ізомерів для кожного розміру кластера. Стабільні структури з нижчою енергією показують, що вони мають тривимірні структури, починаючи з n = 6. Процес легування золотих кластерів Aun атомом платини Pt не призводить до покращення їх стабільності, але ми виявили, що всі властивості, будь то магнітні або оптичні, змінилися для кластерів Aun після легування атомами Pt. Усі розраховані властивості були обговорені та порівняні з аналогічними попередніми дослідженнями, де магнітний момент, поглинання, відбивна здатність, оптична провідність, показник заломлення та коефіцієнт загасання, які залежать від розміру кластера. Усі властивості, обчислені за допомогою наближення узагальненої градієнтної густини (GGA), порівнювали з наближенням локальної густини (LDA). Загалом результати показали, що легування кластерів Aun атомами Pt помітно змінило їхні властивості.

In this paper, we present a systematic computational study based on the density functional theory (DFT), which aims to shed light on the potential effects of doping gold Au clusters with platinum Pt atom, and to find new structural, magnetic and optical properties that platinum-doped gold clusters PtAun (n = 1-9) will have, so that clusters with the lowest and most stable energy are selected from the rest of the isomers for each cluster size. Stable structures with lower energy reveal that they have three-dimensional structures starting with n = 6. The process of doping gold Aun clusters with platinum Pt atom does not lead to an improvement in their stability, but we find that all the properties, whether magnetic or optical, changed for Aun clusters after doping with platinum. All calculated properties were discussed and compared with similar previous studies, where the magnetic moment, absorption, reflectivity, optical conductivity, refractive index, and damping coefficient showed impressive results as a function of the cluster size. All properties computed by the generalized gradient density approximation (GGA) were compared with the local density approximation (LDA). In general, the results showed that doping Aun clusters with platinum atom significantly changed their properties.