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Geometries and electronic states of iron trimer (Fe$$_{3}$$) by CCSD and CCSD(T) calculations

CCSD及びCCSD(T)計算によるFe$$_{3}$$クラスターの分子構造と電子状態

中沢 哲也

Nakazawa, Tetsuya

Fe$$_{3}$$分子のさまざまな電子状態における分子構造とエネルギー準位をCCSDおよびCCSD(T)計算によって調べた。Fe$$_{3}$$の基底状態は$$^{13}$$A'(C$$_{s}$$)であった。$$^{13}$$A$$_{1}$$(C$$_{2v}$$)は基底状態の次に最低のエネルギー状態にあり、基底状態とほとんど等しいエネルギー状態で縮退している。CCSD(T)計算ではスピン多重度13に対して、基底状態と5つの励起状態が0.20eV未満にあるのが確認された。一方、スピン多重度9, 11, 15の電子状態は、0.20eV以上にのみ確認された。また、詳細な自然結合軌道(NBO)分析から、スピン多重度13においてFe$$_{3}$$分子はs特性が高い$$beta$$スピンの$$sigma$$結合軌道で構成されている。この$$sigma$$$$_{Fe-Fe}$$結合は、分極がほとんどないほぼ完全な共有結合である。

Geometries and energy separations of various low-lying electronic states of iron trimer (Fe$$_{3}$$) are investigated by CCSD and CCSD(T) calculations. The ground state is found to be a $$^{13}$$A' state with C$$_{s}$$ symmetry, whereas a nearly isoenergetic state, $$^{13}$$A$$_{1}$$ (C$$_{2v}$$), is degenerate to the ground state. The ground and five low-lying states with a spin multiplicity of 13 are found below 0.20 eV at the CCSD(T) level. On the other hand, the low-lying states with spin multiplicities of 9, 11, and 15 appear only above 0.20 eV. From detailed natural bond orbital (NBO) analyses, Fe$$_{3}$$ has Fe-Fe bonds comprised of $$sigma$$-bond orbitals only in $$beta$$-spin part with higher s-character in low-lying states with a spin multiplicity of 13. The polarization coefficients indicate that the $$sigma$$$$_{Fe-Fe}$$ bonds are nearly complete covalent bonds with little polarization.

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分野:Nanoscience & Nanotechnology

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