密度泛函理论是研究材料基态物理性质的理论基础,而基于密度泛函理论的第一性原理计算则是研究材料基态性质的强大工具。通过计算,不仅可以解释材料的物理性质,而且可以模拟不同条件下材料的行为。这就可以为预测材料的新性能或者指导新材料的合成提供依据。　　本论文的目的就是利用基于密度泛函理论的第一性原理计算来研究几种磁性材料的电子结构和磁性机理。在计算中采用了WIEN2K程序包。WIEN2K程序包所采用的具体计算方法是全势线性缀加平面波方法,它是晶体电子结构计算中最精确的方法之一。　　有机化合物要获得宏观的磁性,除了顺磁中心以外,还要求分子在空间的排列要合适,以便顺磁中心的自旋磁矩之间可以相互耦合,因此控制晶体中分子的排列情况是设计和合成磁性有机化合物的重要因素。根据这一思路,人们设计和合成了许多金属有机配位化合物。然而,这些研究重点都是放在晶体的结构参数和磁性的关系上面,没有涉及到材料的磁性起源及磁性机理,而了解自旋磁矩的分布对于揭示金属离子通过配位体的耦合机制是不可缺少的。我们利用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了两类配位化合物,分析了磁矩在各个原子上的分布以及相应的电子结构,力图来揭示金属离子是如何通过配位体耦合起来的,这对于理解磁性起源与磁性机理有重要作用。　　首先研究了两种pyrazine配体化合物。从Cu(HCO2)(NO3)(pyz)计算中得到的自旋密度分布可以看出,最大的自旋密度位于铜原子上,pyrazine配体和桥联μ-HCO2-配体均有一定的自旋密度分布,而硝酸盐NO3-配体基本没有磁矩分布,这说明铜原子与pyrazine配体和桥联μ-HCO2-配体之间存在铁磁耦合,这一铁磁耦合来源于铜原子向桥联配体上的原子的自旋退局域化效应,而桥联μ-HCO和pyrazine配体起着超交换路径的作用。　　对化合物Co(pyz)V4O10的计算表明,化合物的自旋磁矩主要来自于Co和V离子,并且化合物中的Co处于高自旋态。V-V和V-Co之间的阳离子-阳离子相互作用来源于自旋极化效应。Co-Co之间的阳离子-阳离子相互作用来源于自旋退局域化效应。从能带图和态密度图可以看出,该化合物既具有磁性特征又具有金属性特征。比较两种同构化合物Co(pyz)V4O10和Zn(pyz)V4O10的磁性质,我们发现,在化合物Co(pyz)V4O10中有两个磁性中心(Co和 V离子),而在化合物Zn(pyz)V4O10中只有一个磁性中心(V离子)。与化合物Co(pyz)V4O10不同的是,化合物Zn(pyz)V4O10的磁性相互作用只来源于自旋极化效应,且具有磁性特征但不具有金属性特征。　　其次,研究了另一类重要的配位化合物—1,2,4-triazole化合物。从[CuIICuI(trz)Cl2]计算得到的自旋密度分布显示,最大的自旋布居局域在铜原子上,triazole配体和-bridging配体均有一定的自旋密度分布,这说明铜原子与3μtriazole配体和-bridging配体之间存在铁磁耦合,且Cu1原子与triazole配体的3μ铁磁耦合比Cu2原子与triazole配体的铁磁耦合要强得多。这一铁磁耦合来源于铜原子向桥联配体上的原子的自旋退局域化效应。