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Interplay of Coordination Environment and Magnetic Behavior of Layered Co(II) Hydroxichlorides: A DFT+U Study
Inorganic Chemistry ( IF 4.3 ) Pub Date : 2018-04-26 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.inorgchem.7b03231 Diego Hunt 1 , Matías Jobbagy 2 , Damián A. Scherlis 2
Inorganic Chemistry ( IF 4.3 ) Pub Date : 2018-04-26 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.inorgchem.7b03231 Diego Hunt 1 , Matías Jobbagy 2 , Damián A. Scherlis 2
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In this work we present a systematic computational study of the structural and magnetic properties of a layered family of Co(II) hydroxichlorides, obeying to the general formula Co(OH)2–xClx(H2O)y. This solid contains both octahedral and tetrahedral cobalt ions, displaying a complex magnetic order arising from the particular coupling between the two kinds of metallic centers. Here, supercells representing concentrations of 12, 20, and 40% of tetrahedral sites were modeled consistently with the compositions reported experimentally. Our simulations show that the two types of cobalt ions tend to couple antiferromagnetically, giving rise to a net magnetic moment slightly out of the plane of the layers. The band gap reaches its minimum value of 1.4 eV for the most diluted fraction of tetrahedral Co(II) sites, going up to 2.2 eV when the content is 40%. Moreover, our results suggest that the presence of interlayer water stabilizes the material and at the same time strongly modifies the electronic environment of tetrahedral Co(II), leading to a further drop of the band gap. To our knowledge, this is the first theoretical investigation of this material.
中文翻译：
层状Co（II）盐酸盐的配位环境与磁行为的相互作用：DFT + U研究
在这项工作中，我们将遵循通式Co（OH）2– x Cl x（H 2 O）y，对Co（II）盐酸盐层状家族的结构和磁性进行系统的计算研究。。该固体包含八面体和四面体钴离子，显示出由于两种金属中心之间的特定耦合而产生的复杂磁序。在这里，代表12、20和40％的四面体位点浓度的超级细胞与实验报道的成分一致地建模。我们的模拟表明，两种类型的钴离子倾向于反铁磁耦合，从而导致净磁矩略微超出层的平面。对于四面体Co（II）位点的最稀释部分，带隙达到其最小值1.4 eV，当含量为40％时，带隙上升至2.2 eV。此外，我们的结果表明，夹层水的存在使材料稳定，同时强烈改变了四面体Co（II）的电子环境，导致带隙进一步减小。就我们所知，这是对该材料的首次理论研究。
更新日期：2018-04-26
中文翻译：
层状Co（II）盐酸盐的配位环境与磁行为的相互作用：DFT + U研究
在这项工作中，我们将遵循通式Co（OH）2– x Cl x（H 2 O）y，对Co（II）盐酸盐层状家族的结构和磁性进行系统的计算研究。。该固体包含八面体和四面体钴离子，显示出由于两种金属中心之间的特定耦合而产生的复杂磁序。在这里，代表12、20和40％的四面体位点浓度的超级细胞与实验报道的成分一致地建模。我们的模拟表明，两种类型的钴离子倾向于反铁磁耦合，从而导致净磁矩略微超出层的平面。对于四面体Co（II）位点的最稀释部分，带隙达到其最小值1.4 eV，当含量为40％时，带隙上升至2.2 eV。此外，我们的结果表明，夹层水的存在使材料稳定，同时强烈改变了四面体Co（II）的电子环境，导致带隙进一步减小。就我们所知，这是对该材料的首次理论研究。
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