X掺杂团簇Bn+1(n=1~11; X=Be, Mn)的密度泛函研究

本文利用密度泛函理论对BnX(n=1~11; X=B, Be, Mn)基态结构、稳定性、电子构型与磁性开展了系统研究. 结果表明: 团簇BnX( n=5~11; X=Be, Mn)中的X原子均位于高配位,BnBe的基态构型为多重度为1或2的低重态;团簇BnX的平均结合能均随尺寸的增大而逐渐增大,n取值相同时,Bn+1团簇的平均结合能最高. HOMO-LOMO能隙结果表明, 掺杂铍原子、锰原子有利于提高纯硼团簇的化学活性;团簇BnBe中的Be原子是电荷的受体,团簇BnMn中Mn原子轨道电子表现出显著的spd杂化;团簇BnX (X=B,Be)中的开壳层结构磁矩主要由2p轨道贡献. 团簇BnMn均为开壳层结构,总磁矩主要由Mn3d轨道贡献. 随着团簇BnMn尺寸的增大,Mn原子的配位数增大,B-Mn平均键长增大,Mn3d轨道磁矩减小而导致团簇的总磁矩减小.     

(HgTe)_n(n=2～8)团簇的基态结构和电子性质

采用密度泛函理论计算,研究了(HgTe)n(n=2～8)团簇基态结构、结合能、能隙、垂直亲和势和二阶能量差分等性质。在广义梯度近似下,对(HgTe)n各种可能的几何结构进行了优化,预测了各团簇的最稳定结构,并对其电子性质进行了计算。研究结果表明:当n=2、n=3时,团簇的最低能量构型是平面结构;当n≥4时,团簇的最低能量结构是三维结构,并且可以看成是由(HgTe)2和(HgTe)3单元组成。(HgTe)n团簇的能隙、垂直亲和势和二阶能量差分表明:(HgTe)3和(HgTe)6是团簇的稳定结构,即n=3和n=6是团簇的幻数。     

密度泛函理论研究EuSin(n=12-18)团簇的结构、稳定性与电子性质

本文采用基于密度泛函理论的B3LYP/CEP 31G方法,对EuSin(n=12- 18)团簇的平衡结构、基态相对稳定性、电子性质及其随团簇尺寸的变化趋势进行了研究.结构优化和绝热电子亲和势(AEA)的计算结果表明,从n=12开始Eu原子开始占据了团簇的内部位置并形成笼状结构,同时AEA计算结果表明EuSi13团簇获得电子的能力最强.团簇的平均结合能、离解能、能量二阶差分计算结果均表明当n=13、15、17时团簇是比较稳定的.能隙分析说明(F1)掺杂后团簇的化学活性有所增强,n=16时团簇具有较高化学稳定性.Mulliken布居分析表明n=13 - 17时电荷由Si原子向Eu原子转移而电荷转移量随n的增大而减少,在n=18时Eu原子电荷为正值开始失去电子,电荷转移方向出现了翻转.     

CdS团簇的第一性原理研究

本文探究了（CdS）。团簇的基态结构、结合能及能隙随尺寸的变化关系,指出n=6,12是（cds）。团簇的幻数,原因在于该团簇具有较高的结合能和能隙。另一方面,通过对其基态结构的分析发现n=6,12时该团簇有较高的对称性,形成一个稳定的笼型结构,有利于稳定性的加强。基于密度泛函理论的第一性原理为我们提供微观世界的信息开辟了有效的途径。     

简单金属小团簇Aln（n=2～7）的磁性

使用自旋极化的密度泛函理论下的第一原理方法,对简单金属铝的小团簇Aln(n=2～7)的结构特性和磁性进行了理论计算.结果表明:团簇的结合能随着团簇中原子数的增加而增大;虽然Al是简单金属,但是其小团簇Aln(n=2～7)具有磁性,磁矩在1 μB和2 μB间变化;通过能级图分析了Aln团簇磁矩的变化规律.此外,还分析了Aln团簇的磁矩、结合能、能量的一阶和二阶差分随原子数n的变化,讨论了最稳定团簇Al5的电子结构和电荷密度.     

利用遗传算法研究(AgI)n(n=2～19)团簇基态结构

利用遗传算法结合改进的R—VR势，研究了（AgI）n（n=2—19）团簇的基态结构及相对稳定性。结果表明：团簇的基态结构主要以四元环和六元环邻接的茏状结构为主，并随着团簇尺寸的增加逐渐向密堆结构转变。（AgI）n（n=6,8、9、12、16）的结构较为稳定。     

铜微团簇结构及结合能的计算机模拟

铜团簇具有奇异的性质,在催化、纳米技术和大规模集成电路制造中有巨大的应用潜力.采用相对论有效原子实势模型(RECP),在密度泛函方法(DFT)下,使用Gaussian软件,研究了铜微团簇Cun(n=2,…,10)在稳态下的结构和结合能,得到了Cun(n=2,…1,0)的结合能和基态结构,发现随着n的增大,Cun(n=2,…,10)平均结合能会逐步微幅增加(极少数个体例外).     

遗传算法研究Ptn(n=2～57)团簇的基态结构特性

采用紧束缚势结合遗传算法系统的研究了Ptn(n=2～57）团簇的基态结构特性.结果表明：在铂团簇的生长中除类二十面体结构外,还存在类十五面体和类fcc构型与之竞争.通过讨论团簇的平均束缚能Eb、二阶差分能Δ2E(n)和剩余能ΔE(n),发现铂团簇平均束缚能随原子数目的增加而增大,n为13、22、24、30、38、48和54为其幻数序列.     

密度泛函理论研究Nin团簇的基态结构和性质

使用密度泛函理论,计算得到了Nin(n=2~8)团簇的基态几何结构。结果表明,团簇的结构与块体不同,随尺寸变化较大;由于Jahn-Teller效应的存在,团簇的基态结构采取对称性较低的构型;每原子平均束缚能、配位数均随尺寸单调增长;Nin(n=4,5)团簇的分裂以失去Ni2方式进行,其余以失去镍原子方式进行;电离势随尺寸的振荡趋势与实验一致。     

基于密度泛函理论对AgAu_n团簇结构及电子性质的研究

从第一性原理出发,利用密度泛函理论中广义梯度近似对AgAun(n=1～8)团簇几何结构和电子结构进行分析,得到了AgAun团簇最低能量结构及亚稳态结构.结果表明,当2≤n≤7时,AgAun团簇的基态结构为平面结构,可通过较小的团簇边戴帽一个原子生长而得,n=8是AgAun二元团簇由二维结构转变为三维结构的临界尺寸.综合AgAun团簇基态的平均结合能、二阶能量差分、垂直电离势及最高占据分子轨道与最低未占据分子轨道之间的能隙分析可知,n为奇数的AgAun团簇的稳定性相对较高,并且AgAu5团簇的稳定性表现突出.     

铝离子水分子团簇Al~(3+)(H_2O)_n(n=1～6)性质的理论研究

采用高水平的从头计算方法对铝离子水分子团簇Al3+(H2O)n(n=1～6)进行了几何构型的优化、能量和振动频率的计算.计算结果表明Al3+(H2O)n(n=1～6)的最稳定构型都是水分子直接结合于离子.随着团簇中水分子数的增加,R(Al3+—O)逐渐增长,总的结合能逐渐增大,连续结合能逐渐减小.团簇中,铝离子和水分子之间有明显的电荷转移,铝离子的极化作用导致O—H键伸缩振动向低波数方向移动,而对∠HOH的弯曲振动影响较小.     

基于密度泛函理论对AgAun团簇结构及电子性质的研究

从第一性原理出发,利用密度泛函理论中广义梯度近似对AgAun(n=1～8)团簇几何结构和电子结构进行分析,得到了AgAun团簇最低能量结构及亚稳态结构.结果表明,当2≤n≤7时,AgAun团簇的基态结构为平面结构,可通过较小的团簇边戴帽一个原子生长而得,n=8是AgAun二元团簇由二维结构转变为三维结构的临界尺寸.综合AgAun团簇基态的平均结合能、二阶能量差分、垂直电离势及最高占据分子轨道与最低未占据分子轨道之间的能隙分析可知,n为奇数的AgAun团簇的稳定性相对较高,并且AgAu5团簇的稳定性表现突出.     

第一性原理研究Au_n(n=2-11)团簇的结构和稳定性

从第一性原理出发,利用密度泛函理论中广义梯度近似对Aun(n=2-11)团簇进行了结构优化、能量和振动频率分析,得到了金团簇最低能量结构及亚稳态结构.计算结果表明,Aun(n=2-11)团簇的基态结构均为平面结构,Aun可通过Aun-1边戴帽一个原子生长而得,归咎于相对论效应引起的sd杂化.综合Aun团簇基态的平均结合能、离解能及二阶能量差分可知,n为偶数的Aun团簇的稳定性相对较高,并且Au6团簇的稳定性在所有团簇中是最突出的.     

铂金团簇结构与稳定性的密度泛函研究

采用随机踢球全局优化模型结合密度泛函理论系统,研究了Pt^λ_n(2≤n≤9,λ=0,-1)团簇的几何结构等微观性质,以及这些性质随着团簇尺寸变化的关系与演化规律.通过对计算结果理论的分析发现:中性与阴性团簇的基态构型在所研究的尺寸范围内更倾向于具有低对称性的三维立体结构;体系的平均结合能均随着铂金原子个数的增多而增大,阴性团簇平均结合能比相应的中性大;所有电荷态下团簇的离解能、二阶拆分能都随着铂金原子个数的增加呈现出明显的奇偶交替现象.结果表明:阴性的奇数团簇的稳定性要强于与之相邻的偶数团簇的稳定性;相反,中性团簇下偶数团簇的稳定性比奇数团簇强.     

Si-B-N团簇结构及性质

利用遗传算法及Gastreich经验势函数研究SiBn-1Nn(n=2～11)团簇的可能稳定结构,并对能量较低的异构体在HF/6-31G(d)水平进行优化,获得SiBn-1Nn(n=2～11)团簇一系列稳定异构体,讨论基态结构的相对稳定性,分析SiB5N6单环结构的成键性质、振动谱、较强的红外和拉曼振动模式.     

小尺寸MgO团簇结构与电子性质的第一性原理研究

采用密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,在广义梯度近似(GGA)下,对小尺寸(MgO)n(n≤8)团簇的基态结构、最高占据轨道(HOMO)和最低未占据轨道(LUMO)的能隙、结合能和二阶能量差分进行了计算,结果表明,n=3和6是团簇的幻数,即(MgO)3和(MgO)6是团簇的稳定结构.     

小金团簇的基态结构和能量

应用遗传算法和Gupta势对小金团簇的结构进行了优化计算，分析讨论了基态结构和能量随团簇尺寸的变化规律，发展Au13为二十面体以及Ann在n≥16时呈现非晶无序结构的特征。     

C60-C70混合团簇的基态结构及其融化行为

采用Girifalco势和遗传算法优化计算了(C60)13-n(C70)n(n=0～13)混合团簇的基态结构，结果表明，它们都是二十面体；应用标准的蒙特卡罗方法对(C60)2(C70)11混合团簇的融化行为进行了研究，结果显示，当T=801K时，团簇开始融化，经过一较长的温度区间才达到完全融化．     

MgPn(n=1～10)团簇的最低能量结构与稳定性的密度泛函研究

利用杂化密度泛函B3LYP方法在6-311G基组水平上对MgPn(n=1～10)团簇进行了几何构型优化和频率分析,得到了各个尺寸团簇的最低能量结构,并对体系的最邻近键长、平均结合能、裂化能、二阶能量差分进行了计算和分析. 结果表明: MgPn(n=1～10)团簇中Mg原子没有嵌入P团簇中,在n≥4时,MgPn(n=1～10)团簇最低能量结构的几何构型可以看作一个Mg原子直接替代纯磷团簇的P原子获得. 在优化得到的最低能量结构的基础上,发现可以用平均结合能和Mg-P间最邻近键长来共同描述MgPn(n=1～10)团簇稳定性的变化,MgPn(n=1～10)团簇在n=2,4具有较高的稳定性. 与纯磷团簇相比,MgPn(n=1～10)团簇的对称性与稳定性都有所降低.     

Gupta势结合多种算法求解Con(n=2～60)团簇基态的效率

采用Gupta势结合完全随机数方法、无规网格点随机数方法、分子动力学模拟淬火法、分子动力学模拟退火法和遗传算法分别求解了Con(n=2～60)团簇的基态几何结构与能量,通过与标准数据库结果对比分析,结果表明：在所讨论的尺寸范围内,遗传算法的求解效率最好,能找到全部的基态结构,分子动力学模拟退火法效率次之,只在个别团簇尺寸时没找到基态结构; 而对于含原子数在35以下的中小团簇,随机数方法、无规网格点随机数法也都有很好的效率;同时,文中也讨论了运用不同随机数、不同网格点及不同淬火温度对结果的影响.