近年来,磁性材料已经被广泛的应用于生产电子器件、机械制造、轨道交通以及我们日常生活的各个领域,成为高新技术产业的基础功能性材料。并且随着科技的进步,各种电子设备和电器元件将会朝着更小、更轻薄、功能涵盖比较全面等方向发展,因而对磁性材料的大小、自身性质优异性的要求也越来越高。为了适应高新技术的发展及新兴市场的需求,对于新型磁性材料的研究,特别是对纳米磁性材料的研究将成为磁性材料研究的重点内容之一。2015年,王前教授和他的团队通过计算机拟合的方法模拟出一种新型石墨烯结构,五边形石墨烯。由于它自身的机械稳定性、高强度、耐高温等性能,使它在某些领域中可能优于六边形石墨烯材料。纯净的六边形石墨烯材料对外不显磁性,但可以通过使六边形石墨烯结构吸附原子、制造空穴和拓扑缺陷等方式使其具有磁性。那么,对于五边形石墨烯结构我们参照同样的方法来尝试研究其磁学性质。本文中,首先我们用氢原子吸附在纯净的五边形石墨烯1×1、2×2、3×3和4×4晶胞结构上,并分别得到稳定的吸附结构。然后利用第一性原理和密度泛函理论的方法对这些氢吸附的五边形石墨烯结构进行了磁性计算。结果显示除了氢吸附五边形石墨烯1×1晶胞结构(即氢吸附五边形石墨烯1×1晶胞的无磁吸附结构)对外不显磁性外,其余氢吸附的五边形石墨烯结构对外均显磁性,磁矩都是0.557μB/cell。并且通过对氢吸附五边形石墨烯2×2、3×3和4×4晶胞结构的态密度曲线进行分析可知,其磁矩的主要来源都是五边形石墨烯结构中C2原子的p态电子。此外,通过提高氢吸附五边形石墨烯1×1晶胞结构中氢原子的吸附高度,发现得到的新的氢吸附五边形石墨烯1×1晶胞结构对外显示磁性(即氢吸附五边形石墨烯1×1晶胞的显磁吸附结构),并且磁矩大小为0.551μB/cell。通过对其态密度曲线进行分析发现氢吸附五边形石墨烯1×1晶胞的显磁吸附结构磁矩的主要来源也是五边形石墨烯结构中C2原子的p态电子。随后,我们分别对这五个结构的电荷密度分布进行了研究,发现当氢原子吸附在五边形石墨烯结构上时,五边形石墨烯中的电荷进行了重新分布,其中H原子和C1原子之间获得很多的电荷,而C2原子则相对获得的电荷较少。我们可以将氢吸附五边形石墨烯1×1晶胞的两个结构看作纳米磁性开关,当提高氢原子的吸附高度时,整个吸附结构就呈现磁性,当压低氢原子的吸附高度时,整个吸附结构对外不显磁性。并且氢吸附五边形石墨烯1×1晶胞的显磁吸附结构也可以称为氢吸附五边形石墨烯结构能产生较大磁矩的最小结构单元。最后,我们通过对氢吸附五边形石墨烯1×1晶胞的两个结构之间的过渡路径的计算可知两个结构之间相互转换只需要很少的能量便可完成,由此可见这个纳米磁性开关是可能实现的,并有望广泛地应用于航空航天以及军事等领域。