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金属纳米结构由于其量子效应使其电子、光学、电子、磁性等各种性能与块体材料明显不同。同时粒子的比表面积急剧变大,表面原子有很高的化学活性,很容易与其它原子结合使其成为活性极好的催化剂。本文是以密度泛函计算(DFT)为主,结合实验上超高真空扫描隧道显微镜(STM)和开尔文力显微镜(KPFM)数据,研究Si(001)表面稀土金属纳米体系的结构形貌和电子特性。并以稀土金属硅化物纳米线为基底,吸附Au原子形成核-壳结构,讨论其结构和催化特性。计算上,我们使用密度泛函框架下的VASP软件包(Vienna ab initio Simulation Package),并用Y原子代替其它稀土原子以避免稀土原子4f电子带来的计算复杂性。我们首先研究了Si(001)衬底上稀土硅化物纳米线的形成过程。在低浓度吸附原子引起Si表面重构,从理论计算和实验数据上我们分别建立了(2×3),(2×4)和(2×7)重构模型,发现电荷从稀土吸附原子转移到硅衬底上。随着稀土原子浓度增加最终生成纳米线结构。我们比较了不同形貌的YSi2纳米线的吸附能,最终建立了双层3asi宽的YSi2纳米线模型作为今后研究的基础。这个模型与实验观察的YSi2, DySi2-x, ErSi2-x的STM图像都很一致。我们接着讨论了以Au原子为壳,DySi2纳米结构为核的核-壳金属体系。理解电子结构和化学性质之间的关系可以指导我们设计新型纳米催化剂。Au/RESi2纳米壳-核结构模型可以作为一个典型例子来研究金属壳和稀土硅化物核之间的电子转移是如何影响体系其它电子特性从而最终改变表面活性,使其具有催化特性。实验上通过STM和KPFM测量到Au/DySi2纳米线表面功函数降低。我们通过DFT计算发现Au原子吸附在YSi2纳米线表面,电荷从Au原子转移到纳米结构衬底上,从而降低了功函数。最后通过引入CO分子,通过CO分子在Au/YSi2纳米结构上的吸附能、电子密度、以及态密度改变,探索了Au/YSi2/Si(001)体系的催化性质。这些工作证实了吸附能、态密度d轨道位置、表面功函数等物理量之间的相互联系,为今后研究新型核-壳纳米结构和纳米催化问题奠定了一定的基础。