In this paper we investigated structural, electronic and magnetic properties of 3d (light) transition metal (TM) atomic chains using first-principles pseudopotential plane wave calculations. Periodic linear, dimerized linear and planar zigzag chain structures and their short segments consisting of finite number of atoms have been considered. Like Cu, the periodic, linear chains of Mn, Co and Ni correspond to a local shallow minimum. However, for most of the infinite periodic chains, neither linear nor dimerized linear structures are favored; to lower their energy the chains undergo a structural transformation to form planar zigzag and dimerized zigzag geometry. Dimerization in both infinite and finite chains are much stronger than the usual Peierls distortion and appear to depend on the number of 3d-electrons. As a result of dimerization, a significant energy lowering occurs which, in turn, influences the stability and physical properties. Metallic linear chain of Vanadium becomes half-metallic upon dimerization. Infinite linear chain of Scandium also becomes half-metallic upon transformation to zigzag structure. An interplay between the magnetic ground state and atomic as well as electronic structure of the chain has been revealed. The end effects influence the geometry, energetics and magnetic ground state of the finite chains. Structure optimization performed using noncollinear approximation indicates significant differences from the collinear approximation. Variation of the cohesive energy of infinite and finite-size chains with respect to the number of 3d-electrons are found to mimic the bulk behavior pointed out by Friedel. The spin-orbit coupling of finite chains are found to be negligibly small.
Single molecule capturer by doped monatomic carbon chain
掺硼单原子碳链对H_2O尤其是NO_2具有良好的分子捕获能力，优于其它掺杂单原子碳链，在300 K和1 atm下，即使NO_2浓度为1 p. p.m.，吸附物对量子输运的影响是显著的。相比之下，纯的单原子碳链显示其对N2、O2、H2O、NO2、CO和CO2的抵抗力，并且由于太低的吸附能力和对量子电导的弱响应而不能用于分子捕获。在这些问题的调查中，统计力学模型[EPL 94，40002（2011）; Chin. Phys. Lett. 29，2012（080501）]扩展到预测分子在纳米器件上的吸附和解吸速率。进一步讨论了该模型的理论基础，并通过分子动力学模拟验证了模型的准确性。
Efficient DFT+U calculations of ballistic electron transport: Application to Au monatomic chains with a CO impurity
提出了一种在DFT+U中计算开放量子系统的Landauer-Buettiker电导的有效方法。在电子结构和输运计算中，Hubbard势作为非局域赝势系数的简单重正化，通过限制赝势截止球内的现场占位的积分。我们将该方法应用于Au单原子链上吸附CO分子的情况，结果表明，Hubbard U修正消除了Au单原子链在平衡间距处的虚假磁化，以及d电子对电导的非物理贡献，从而得到一个自旋简并的传输通道和更接近实际的电导1 G 0.我们发现，由于CO吸附的电导降低是大得多的顶部网站比桥网站，使电子输运在拉伸的Au链的局部密度近似下给出的一般图片仍然有效的平衡Au-Au间距内DFT+U。
{\it Ab initio} studies of spin-spiral waves and exchange interactions in 3{\it d} transition metal atomic chains
采用广义梯度近似下的{ \it ab initio}密度泛函理论计算了3个$d$过渡金属原子链的横向自旋螺旋波的总能量随波矢的变化.据预测，在平衡键长，V，Mn和Fe链具有稳定的自旋螺旋结构，而磁性基态的Cr，Co和Ni链保持共线。此外，利用计算得到的自旋螺旋波的能量色散关系，计算了3个$d$过渡金属链的交换相互作用参数。有趣的是，发现V、Mn和Cr链中的磁耦合被抑制（即，第二近邻交换相互作用是反铁磁的），这导致在这些链中形成稳定的自旋螺旋结构。这3个$d$金属链的自旋波刚度常数也进行了评估，并被发现是小于其对应的散装和单层系统。在平均场近似下，还估计了这些原子链中可能的磁相变温度的上限（在100开尔文的数量级）。计算了自旋螺旋结构的电子能带结构。我们希望，在3个$d$过渡金属链中稳定的自旋螺旋结构和阻挫磁相互作用的有趣发现将刺激在这一领域的进一步理论和实验研究。
Anomalous thermal expansion in one-dimensional transition-metal cyanides: Behavior of the trimetallic cyanide Cu$_{1/3}$Ag$_{1/3}$Au$_{1/3}$CN
研究了一维混合金属氰化物Cu $_{1/3}$ Ag $_{1/3}$ Au $_{1/3}$ CN的结构动力学，并对其热性质进行了研究.所有目前已知的具有直链结构的相关化合物，如CuCN、AgCN、AuCN和MPDMATHABMN M' $_{1-x}$ CN（M，M' = Cu，Ag，Au），沿链表现出一维负热膨胀（NTE）和垂直于链的正热膨胀（PTE）。Cu $_{1/3}$ Ag $_{1/3}$ Au $_{1/3}$ CN在垂直于链的方向上表现出类似的PTE，然而沿着链也观察到PTE，而不是NTE。为了了解这种意外行为的起源，进行了非弹性中子散射（INS）测量，并得到DFT计算的支持。基于同步加速器的PDF分析和13 C SSNMR测量也进行了建立输入结构模型的晶格动力学研究。结果表明，金属离子的横向运动是负责的PTE垂直于链，是相关的11族氰化物的情况下。然而，由于这些横向运动的张力效应，没有观察到沿链条的NTE。对于这个系统，基于DFT的声子计算预测小PTE沿链由于低能量链滑移模式引起的弱亲金属键上的键旋转效应。然而，观察到的PTE是大于预测的直链模型。链中的小弯曲以适应真正的共面金属为热行为提供了另一种解释。这将减轻由金属的横向运动引起的张力效应，并且随着温度升高和链进一步分开，可能发生矫直，从而导致观察到的PTE。这一假设进一步支持不寻常的演化声子谱，这表明局部…
Kinetically accessible 1D magnetic chains of transition-metal chalcogenides and halides on van der Waals surfaces
Key Laboratory of Quantum State Construction and Manipulation (Ministry of Education), Renmin University of China（中国人民大学量子态构建与操控教育部重点实验室）；College of Physics and Electronic Engineering, Center for Computational Sciences, Sichuan Normal University（四川师范大学物理电子工程学院计算科学中心）；College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University（深圳大学物理与光电工程学院）
Fully spin-polarized nodal chain state in half metal LiV$_2$O$_4$
节链费米子作为一种新的拓扑态，在非磁性材料中一直是研究的热点。在这里，我们通过第一性原理计算和对称性分析，提出了在半金属态的LiV $_2$ O $_4$化合物中实现完全自旋极化节链。该材料自然地示出铁磁基态，并且呈现半金属能带结构，其中仅来自自旋上通道的能带存在于费米能级附近。自旋上升带相互交叉，形成两种类型的节环。这些节环产生于能带反转，并受到滑移镜对称性的保护。值得注意的是，我们发现节环相互连接，形成链状节结构。相应地，W形表面态也是完全自旋极化的。这里确定的完全自旋极化节链还没有在现实材料中提出。建立了一个有效的模型来描述节点链的性质。讨论了电子关联、晶格应变和自旋轨道耦合对系统的影响。半金属的完全自旋极化体硅链和相关的非平凡表面态可能在自旋电子学中开辟新的应用。
Electronic structure and bond relaxation at Na/Ta(110) interfaces and 1D-chain and 2D-ring Ta metal structures on Na(110)
结合键带势垒（BBB）和区带选择电子能谱（ZES）关联，研究了Na/Ta（110）和Ta/Na（110）界面的机制。我们发现7/9 ML和8/9 ML Ta金属在Na（110）表面上分别形成一维链状和二维环状结构。此外，我们还发现在Na（110）上，Ta诱导的Na（110）表面结合能（BE）位移主要是由量子俘获引起的。相反，在Ta（110）表面上，Na诱导的Ta（110）表面BE位移由极化主导。因此，BBB和ZES策略可用于设计具有所需结构和性能的1D和2D金属。
First principles study of topological phase in chains of $3d$ transition metals
最近的实验表明，在超导衬底上沉积的磁链末端的马约拉纳束缚态的签名。在这里，我们采用第一性原理计算来直接研究$3d$过渡金属纳米链的拓扑性质（即，Mn、Cr、Fe和Co）。与先前的研究[Nadj-Perge等人Science 346，602（2014）和Ruby等人Nano Lett. 17，4473（2017）]，我们在Wannier轨道基础上发现了孤立链和表面沉积线的精确紧束缚模型。在此基础上，我们计算了所有体系的$\mathbb{Z}_2$相的拓扑不变量。我们的结果表明，孤立链的拓扑相的存在，只有在锰和钴系统。我们还考虑了非共线磁序作为非平凡拓扑相的来源，发现这种磁序在Fe和Co孤立链中不是稳定的基态。进一步的研究表明，链和底物之间的耦合导致能带结构的强烈修改。此外，拓扑不变量的分析表明，在所有研究的纳米链沉积在铅表面上的拓扑相的出现的可能性。因此，我们的研究结果表明，沉积原子和衬底之间的耦合的纳米系统的拓扑性质的重要作用。
