Si团簇的结构特性研究

采用由M．Menon等人的非正交紧束缚模型，结合遗传算法和分子动力学方法，对n=2-20的中小尺寸Si团簇的结构进行了优化，计算了团簇的束缚能Eb、平均配位数CN，裂化能Efrag，总能的二阶差分△2E，HOMO和LUMO的能隙Eg，得出了随着团簇尺寸的增加，构型发生了近球形-长椭球形-近球形的转变、n=4，7，10等团簇具有较强稳定性，团簇中原子之间共价键性结合占支配地位等主要结论。所得的主要结论与已有的从头计算和实验结果相一致。     

利用密度泛函理论对Si_2B_nN_(n+2)~(0±)(1≤n≤4)团簇结构及性质的研究

由于Si与BN晶体有着特殊的物化性质,对Si BN三元掺杂团簇结构、性质的研究及功能材料的研发有着重要的意义。文中采用密度泛函理论中的B3LYP/6-31G(D)方法,对Si_2B_nN_(n+2)~(0±)(1≤n≤4)团簇所有可能构型进行了全面优化,得到相应基态结构,进一步研究了团簇对称性、电子态、平均结合能、能隙(HOMO-LUMO)、键角N-Si-N和N-B-N。结果表明:团簇Si_2B_nN_(n+2)~(0±)基态均为平面单环或近似平面单环结构,平均结合能随n均单调递增;正离子团簇相比中性团簇能隙均增加,化学稳定性增强,当n=2时能隙增加最大,值为12.969 ev;Si_2B_nN_(n+2)~(0±)(1≤n≤4),Si,B,N平均自然电荷分别为1.053,0.718,-0.858 e,Si_2B_nN_(n+2)~(+)(1≤n≤4),Si,B,N平均自然电荷分别为0.920,0.487,-0.457 e,Si_2B_nN_(n+2)~(-)(1≤n≤4),Si,B,N平均自然电荷分别为0.294,0.247,-0.491 e。全面优化获得(BN)n团簇在结构、对称性、能量等方面与已有研究的(BN)n团簇符合的较好,说明计算是可靠的。     

密度泛函理论的OsS_n(n=1～7)团簇结构与稳定性

为了解决锇掺杂团簇的结构构建与稳定性调控问题,采用密度泛函理论计算方法,优化了OsSn(n=1~7)团簇的几何结构,预测了团簇的基态结构,并对基态结构的平均结合能、二阶差分能、离解能和能隙以及成键特性进行了分析讨论。结果表明,当n≤5时,基态结构都以Os为中心呈发散状结构;n5后,则以OsS4基态结构为基础,其余S原子以附加环状结构呈现;OsSn(n=1~7)团簇的能量参数均呈先升后降的变化趋势,其中OsS3团簇的能量参数最大,具有最稳定结构。研究结果确定了锇掺杂硫原子团簇的最稳定结构,可为OsSn(n=1~7)团簇的半导体电子材料合成提供优选方案。     

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.     

Al_n(n=2～10)团簇结构和性质的密度泛函理论研究

在密度泛函理论框架下,采用广义梯度近似泛函BPW91研究了Al_n(n=2～10)团簇的基态结构,系统计算了平均结合能、能量二阶差分、HOMO-LUMO能隙及Al_n(n=2～10)团簇的磁性,并与已有的相关数据进行了比较.结果表明,Al_n团簇的最稳定结构在原子数为n=6时从平面结构转变为立体结构,Al7团簇较相邻尺寸团簇的稳定性要高,磁性分析得到Al_n团簇的平均每原子磁矩在n=2,4,6时为2μB,当n=1,3,5,7,9时为1μB,与实验结果一致.     

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.     

(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。     

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.     

AgBr团簇结构的遗传算法研究

利用遗传算法,结合经验势研究了(AgBr)n(n=2-17)团簇的稳定结构。结果表明:当n<6时,(AgBr)n团簇的稳定结构均为平面单环;n≥6时,(AgBr)n团簇的稳定结构均为密堆结构。反映出(AgBr)n团簇成键主要以离子键为主,并具有共价键的特点;(AgBr)n(n=6,9,12,16)的结构较为稳定。     

(Hg_mSe_n)(m=1,2,3,n=1,2)分子离子团簇结构和光谱性质

本工作采用LANL2DZ赝势基组、B3LYP方法对Hg_mSe_n(m=1,2,3,n=1,2)分子离子团簇微观结构和电子性质进行了opt、Freq、NBO计算,用TDDFT计算吸收光谱,得到了基态结构、电子性质、Eb、Eg、偶极矩等微观性质,并分析了前沿分子轨道特征、高精度指认了全部简谐振动模式、吸收光谱性质.结果表明:当m+n=1~3时,以线型和角型为基态稳定构型,而m+n为4~5时,环状为基态稳定构型,分子团簇稳定性顺序:HgSe2Hg3Se2Hg2Se2Hg2SeHgSe,各团簇分子离子间稳定性规律均为负离子中性正离子.FMO分析一致确定HgmSen(m=1,2,3,n=1,2)分子团簇导电性良好,电子跃迁能力:HgSe2Hg2SeHgSeHg2Se2Hg3Se2.各团簇不同的最大吸收波长相互间关联和规律性不强,出现不同程度的红移或蓝移.HgSe2团簇较其它表现出最大Eb、最小Eg、最大λmax.本结果可为今后实验应用研究提供重要参考预测价值,有助于深入理解实验现象的本质及更好认识大块凝聚物质的某些性质和规律.     

Ga4As4离子团簇的能量和结构畸变

采用全势能线性糕模轨道分子动力学方法（FP-LMTO-MD）,结合中性砷化镓团簇Ga4As4的已有结果,详细研究了Ga4As4离子团簇的能量和几何结构上的畸变．计算结果表明这些结构明显不同于中性团簇的对应结构,存在有较大的结构畸变．在砷化镓团簇中,和砷原子相比,镓原子更容易处在帽原子的位置上．     

Si4M(M=Li,Na,K,Be,Mg,Ca,B,Al)原子簇的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法,在6-311G*水平上,对Si5原子簇各稳定构型中的一个Si原子,经M(M=Li,Na,K,Mg,Mg,Ca,B,Al)取代后所得到的各种Si4M原子簇的几何构型,进行优化和频率计算,获得它们的稳定结构.在所有的Si4M原子簇中,具有C2v对称的三角双锥结构是最稳定的构型,且同一主族金属原子,按照从上到下的顺序,Si-M键Mulliken重叠布居数依次减少,键强度依次减弱,键长依次变长;同一周期金属原子,按照从左到右的顺序,Si-M键Mulliken重叠布居数依次增大,键强度依次增强,键长依次变短.与同一主族和同一周期的原子共价半径的变化规律是一致的.     

带电对Ga_5As_5团簇能量和结构的影响

采用全势能线性Muffin-tin轨道分子动力学方法（FP-LMTO-MD）,在中性砷化镓团簇Ga5As5基础上,详细研究了带电后Ga5As5离子团簇在能量和几何结构上的变化.找到了一价Ga5As5团簇的基态结构,计算结果表明这些结构与中性团簇结构有一定的关联,但存在结构畸变.在砷化镓团簇中,和砷原子相比,镓原子更容易处在帽原子的位置上.     

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.     

Yn(n=2-8)小团簇的结构与稳定性研究

采用密度泛函DFT中的B3LYP方法,选择LANL2DZ基组,优化并得到了Yn（n=2-8）小团簇的基态平衡结构,计算出了团簇的原子化能.结果表明,钇原子之间形成团簇最稳定的结构是倾向于平均配位数最大,十分类似于惰性元素的“软球模型”;团簇的平均原子化能随团簇的增大而增加.     

密度泛函方法研究NiSin(n=1～6)团簇

目的确定NiSin（n=1-6）团簇的稳定几何结构、Mulliken原子净布居、重叠布居、自然布居、自然电子组态、总能及分裂能，初步探讨Ni-Si成键机制。方法运用杂化密度泛函理论，在（U）B3LYP／LanL2DZ水平上对NiSin（n=1-6）团簇进行计算。结果得到NiSin（n=1-6）团簇的一系列稳定几何结构，以及Mulliken原子净布居、重叠布居、自然布居、自然电子组态、总能及分裂能等。结论计算结果表明在稳定的NiSin（n=1-6）团簇中，电子从Ni向Si转移，并且Ni—Si重叠布局为正，增强团簇的稳定性，分裂能D（n，n-1）中D（2，1）最大，说明NiSi2是NiSin（n=1-6）中最稳定的团簇结构。     

Mgn(n=2～7)团簇的几何结构研究

采用密度泛函DFT中的B3LYP方法,选择sdd和6-311+g基组,对Mgn(n=2～7)小团簇的各种可能结构进行优化,得到了它们的基态平衡结构并计算出其原子化能.研究表明:随着团簇尺寸的增大,单个原子的平均原子化能逐渐增大.同时分析了团簇的最高占据轨道与最低空轨道之间形成的能级间隙.计算出了电子亲和能和电离势.最后分析了费米能级、电子亲和能和电离势的变化规律及其原因.     

用遗传算法研究复合团簇（Ag）x（Rh）n—x的基态能和结构

应用遗传算法并结合紧束缚二级矩近似势对复合团簇（Ａｇ）ｘ（Ｒｈ）ｎ－ｘ的基态能和基态结构进行了研究,计算结果显示：随着Ｒｈ原子掺杂比例的增大,复合团簇（Ａｇ）ｘ（Ｒｈ）ｎ－ｘ的基态能量呈现上升趋势,并且其基态结构都是二十面体基础上的微扰。     

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.     

掺钌硅原子簇的结构及其稳定性研究

采用密度泛函方法B3LYP/6311SDD方法系统研究了掺钌硅原子簇RuSin (n = 1-14) 的几何结构、稳定性以及电子性质。研究结果表明,当n 3时,RuSin的基态结构由平面结构转为三维的立体结构。随着硅原子数由1增长到14,RuSin原子簇中Ru原子的位置逐渐从原子簇表面转移到原子簇内部。当n = 12时,Ru原子完全陷入了原子簇结构中,形成一个以钌为中心的硅笼结构。自然键轨道分析表明RuSin(n = 2-14)的基态结构中都存在三中心键,证明了这些结构的稳定性。此外,RuSin (n = 1-14)原子簇各基态结构的平均结合能、二阶差分能、HOMO-LUMO能隙、电离势、电子亲和势等信息表明RuSi12的基态结构有着很高的稳定性。