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近日,我院“校聘教授”吴旻博士与加拿大萨斯喀彻温大学John Tse教授和YuanmingPan教授合作,在硫复铁矿基态电子结构研究方向取得突破,在《Nature》出版集团旗下期刊Scientific Reports发表了题为《Electronic structures of greigite (Fe3S4): A hybrid functional study and prediction for a Verwey transition》(《硫复铁矿(四硫化三铁)的电子结构:杂化泛函研究和Verwey相变的预测》)的学术论文。吴旻博士为第一作者和共同通讯作者,浙江工业大学为第一单位。Scientific Reports是Nature出版集团(NPG)创办的综合性科学期刊,是发表高水平原始研究工作的在线出版刊物,内容涉及自然科学几乎所有领域。根据汤森路透(Thomson Reuters)2015排名报告,该期刊在全球综合性科学期刊中排名第5。论文链接:http://www.nature.com/articles/srep21637
硫复铁矿是一种亚铁磁性矿物,不仅在生物-地质化学循环方面起到很大作用,同时其常温常压条件下半金属的电子结构特征使其在自旋电子器件领域有很大的应用前景。早在1939年,Verwey在磁铁矿(四氧化三铁)的研究中发现了当温度从常温降到120K时,系统电阻突然地增大。这个Verwey相变之后被证实是由于低温下电荷取向所导致的金属-绝缘体相变。尽管硫复铁矿和磁铁矿有着相同的结构,但是目前实验上还没有发现类似的Verwey相变,这可能是由于实验上很难制备出高纯度和高结晶度的四硫化三铁样品。在此次发表的研究成果中,作者通过利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,同时结合杂化泛函理论,研究了四硫化三铁的基态电子结构。研究发现,在低温下由于电荷的取向,四氧化三铁由常温下立方相的结构转变为单斜的结构,同时体系发生了金属-绝缘体的相变。这样的结果说明了Verwey相变在硫复铁矿中可能同样存在,也为今后实验研究指明了方向。
吴旻博士为我校最新一批引进的“校聘教授”,其自2009年开始就和加拿大皇家科学院院士John Tse教授开展了第一性原理计算方面的合作研究。先后在Nature Communications, PNAS, Journal of Physical Chemistry Letters,Geophysical Research Letters等顶尖国际期刊发表了10余篇高水平学术论文。
硫复铁矿的结构和基态电子结构