STABILITY AND MAGNETIC PROPERTIES OF Co₂O_m (m = 1, ... , 7) CLUSTERS
J. Tamulienė^a, R. Vaišnoras^b, G. Badenes^c, and L.M. Balevičius^d
aVilnius University Institute of Theoretical Physics and Astronomy, A. Goštauto 12, LT-01108 Vilnius, Lithuania
E-mail: gicevic@itpa.lt
^bVilnius Pedagogical University, Studentų 39, LT-08016 Vilnius, Lithuania
^cThe Institute of Photonic Sciences, Av. del Canal Olímpic s/n, 08860 Castelldefels (Barcelona), Spain
^dFaculty of Physics of Vilnius University, Saulėtekio 9, LT-10222 Vilnius, Lithuania

Received 8 December 2008; revised 28 January 2009; accepted 18 June 2009

In the present work theoretical investigations of Co₂O_m (m = 1, ... , 7) by applying density functional approach are performed. Calculations reveal that the stability of these compounds increases when the number of O atoms increases. The increase of the number of the oxygen atoms leads to the elongation of the Co–Co bond length. We obtain that the most stable nanoparticle (NP) is Co₂O₆. Investigation of magnetization indicates that the NP with high symmetry is demonstrating the paramagnetic features. Calculation results show that only Co₂O₃ and Co₂O₄ display paramagnetic properties while other investigated NPs (Co₂O, Co₂O₂, and Co₂O₆) exhibit diamagnetic properties.

Keywords: nanoparticles, magnetizability, stability

Co₂O_m (m = 1, ... , 7) KLASTERIŲ STABILUMAS IR MAGNETINĖS SAVYBĖS
J. Tamulienė^a, R. Vaišnoras^b, G. Badenes^c, L.M. Balevičius^d
aVilniaus universiteto Teorin
ės fizikos ir astronomijos institutas, Vilnius, Lietuva
^bVilniaus pedagoginis universitetas, Vilnius, Lietuva
^cFotoninių mokslų institutas, Castelldefels, Ispanija
^dVilniaus universiteto Fizikos fakultetas, Vilnius, Lietuva

Pateikti Co₂O_m (m = 1, ... , 7) dalelių kvantinės chemijos tyrimai atlikti tankio funkcionalo metodu (B3LYP) 6-31G bazės artinyje. Nustatyta, kad Co₂O₆ dalelės yra stabiliausios tarp visų tirtų darinių, todėl tikėtina, kad jos turi būti aptinkamos greta Co₃O₄ ir CoO dalelių, kurių savybės yra plačiai aprašytos. Įvertinus dalelių magnetinamumą ir izotropinio g tenzoriaus vertę nustatyta, kad tik Co₂O₃ ir Co₂O₄ yra paramagnetikai, o visos kitos tirtos dalelės – diamagnetikai. Pastebėta, kad paramagnetinių dalelių taškinių grupių simetrija yra aukštesnė nei diamagnetinių, tačiau šiuo metu turimų tyrimų rezultatų nepakanka, kad šis pastebėjimas būtų pateiktas kaip išvada. Remiantis rezultatais, kurie gauti išanalizavus paramagnetinių junginių aukščiausių užimtų (HOMO) ir žemiausių neužimtų (LUMO) orbitalių ir elektronų tankį, nustatyta, kad tirti dariniai gali būti paramagnetikai dėl kelių priežasčių: 1) dėl nesuporuotų sukinių elektronų išsidėstymo ant Co–Co jungties, 2) dėl nedidelio elektronų tankio tarp Co atomų, atsirandančio persiklojant deguonies atomų p orbitalėms.