一种改进的动态格子算法在Au团簇基态结构预测中的应用

借助计算机强大的计算能力通过数学的方法预测团簇的最低能量结构,是本文的主要思想和工作.针对Au团簇的结构优化问题,本文提出了一种改进的动态格子搜索算法.将该算法用于Gupta势能建模的Au团簇对其进行优化求解,在若干国际已知算例上,找到了它们其中许多新的最低能量结构.为了用Gupta势能描述Au团簇原子之间的相互作用,本文采用了两组不同的参数.利用参数一(A=0.11844,B=1,p=10.15,q=4.13),优化了原子数N=38?100的Au团簇.其中,对于原子数N=38,55这两个算例,本文算法的结果优于此前文献中的最好结果.另外,利用参数二(A=0.2061,B=1.79,p=10.229,q=4.036),优化了原子数N=100?200的Au团簇,其中对于原子数N=100,110,120,130,140,150,160,170,180,190,200的Au团簇,本文算法所达到的势能均优于此前文献中的最好结果.结果表明了本文算法对于团簇结构优化问题求解的高效性.     

Au-Ag合金团簇熔点异常效应的模拟

采用分子动力学方法模拟了一定尺寸范围内不同原子数比例的金银合金团簇,研究了该团簇的熔点随原子数比例的变化规律,结果表明团簇熔点随原子数比例变化与块体合金熔点随原子比例变化不同,出现异常现象,文章最后对出现这种现象的原因进行了探讨.     

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.     

Gupta势结合多种算法求解Con（n=2-6O）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．     

Nbn(n=2-15)小团簇的第一性原理研究

【目的】研究纳米尺寸Nbn小团簇的结构演变过程,为进一步讨论Nbn小团簇的催化氧化性质提供参考。【方法】采用基于密度泛函理论(包括PW91和BLYP函数)的第一性原理计算方法对Nbn(n=2-15)小团簇的几何结构进行优化计算。【结果】随着原子数n的增加,Nbn(n=2-15)小团簇的结构及其特性具有明显的变化,平均每原子结合能(Binding Energy)随着原子数的增加呈递减趋势。【结论】Nbn(n=2-15)小团簇随尺寸变化具有明显的奇偶震荡性,n为偶数时比n为奇数时的结构稳定,其中Nb4、Nb6、Nb8、Nb10、Nb12小团簇结构较为稳定。     

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.     

平面B_nCP(n=1-6)团簇的结构和稳定性的理论研究

利用密度泛函理论(DFT)对平面B_nCP(n=1-6)的几何结构、相对能量、稳定性以及势能面进行了计算和分析.得到了B_nCP(n=1-6)团簇的最稳定结构.除了BCP团簇是直线型结构,其余的B_nCP团簇为相应的n元环状结构.通过分析平均原子成键能(BE)、能量二次差分(△~2E)和成键能增量(IBE)与B原子数的关系后发现,BCP、B_3CP和B_5CP团簇具有较高的稳定性.此外,B_nCP(n=1-6)团簇的稳定性与离域的π-分子轨道、σ-正切分子轨道和σ-径向分子轨道的相互作用有关.价轨道、ADNDP和ELF分析揭示了B_5CP具有σ-芳香性和π-反芳香性.     

GenSin（m=1，2；n=1～7）团簇结构与性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论（DFT）对GenSin（m=1,2;n=1～7）团簇的结构及稳定性进行了研究．在B3LYP／6-311G水平上进行了结构优化和频率分析,得到了各团簇的最低能量结构．对最稳定结构的二阶能量差分、分裂能、成键特性等性质进行了理论研究．结果表明：GemSin团簇的稳定结构与Six（s=m＋n）团簇的结构相似,相同尺寸的混合团簇原子间的成键特性非常相似,这为找到大尺寸的Ge=Si。团簇稳定结构提供了一条有效途径．电荷主要是从Ge原子转移到Si原子.在所研究的团簇中,GeSi3,GeSi6,Ge2Si2,Ge2Si5的结构较稳定．     

中等正离子硅团簇的稳定结构及结构演变

用全势能线性muffin-tin轨道分子动力学（FP-LMTO-MD）方法与单亲基因进化算法相结合，对正离子Si11-30团簇的几何结构和电子结构进行了研究。对于正离子Si11-20团簇，结果与以前报道的相一致，但发现了一些与基态结构几乎一样稳定的同质异构体结构。特别是用上述方法找到了正离子Si21-30团簇的基态结构。尽管这些基态结构很可能与中性团簇的不同，但是它们大部分与中性团簇一样含有三帽三棱柱（TTP）子单元结构。当n〈25时，正离子团簇的长形结构比球状结构稳定，当n=25时，致密的球形结构比长形结构稳定，但当n=26和27时，球形结构与长形结构的稳定性发生逆转，而结构真正转化的大小发生在n=28。     

遗传算法优化(MgO)n团簇(n=2～20)结构

基于经验势，利用遗传算法研究了中性氧化镁（MgO）n团簇（n=2～20）的稳定结构．当n=3，6，9，12，15，18时，（MgO）n团簇具有幻数结构．对这些幻数结构的不同稳定异构体在Me2／6—31G水平上进行优化，并对稳定结构的特征及其随尺寸变化的规律进行了分析．同时，优化了带负电的（MgO）n^-（n≤6）团簇的结构，分析了额外负电子对团簇结构的影响．     

Influence of composition and size on the thermodynamic stability and structural evolution of CuAlNi nanoclusters

The heating process for CuAlNi nanoclusters with cuboctahedral structure was studied by molecular dynamics simulation with the embedded atom method. A diffusionless martensitic transformation from the cuboctahedral (CO) to the icosahedral (ICO) structure before the melting point was found in some CuAlNi nanoclusters. The effects of element composition and cluster size on the thermodynamic stability and structural transformation of trimetallic nanoclusters were investigated. The results show that the CO–ICO transformation temperature was size-dependent and occurred only for small clusters. It was also observed that the CO–ICO transformation temperature firstly dropped and then raised as Al concentration increased, which may be strongly related to the release of excess energy. Furthermore, the surface segregation phenomenon was also observed that the lower surface energy components, such as Al and Cu atoms, segregated to the surface of CuAlNi nanoclusters. The changes in the melting points of CuAlNi nanoclusters with different alloy compositions and cluster sizes were also studied. And furthermore, the physical basis of structural transition of CuAlNi nanoclusters was discussed.     

Theoretical advances of the structures and catalytic activities of small-sized gold nanoclusters

Gold nanoclusters exhibit extraordinary catalytic activities,but the dominating factor is still unclear due to the complexity of the structures.In this review,we briefly summarized the recent theoretical progress on their structures and catalytic activities.Combining the experimental and theoretical efforts,the structures of small-sized gold clusters have been explored systematically.Based on the determined structures,factors that influence the catalytic capabilities of small-sized gold clusters(Au_(16)-Au_(35))are studied using CO oxidation asa probe.The preadsorption energies of CO and O_2are found strongly correlated with catalytic activities,which could be affected by the clusters'geometries,sizes,and charge distributions.In addition,the presence of water could significantly lower the activation energy barrier of O_2 dissociation to enhance the clusters'catalytic activities.     

纳米团簇淀积过程的分形聚集特征

采用惰性气体凝聚法获得非金属团簇淀积体。透射电子显微分析及动力学模拟结果表明：纳米团簇淀积体的生长、聚集过程对构成团簇的原子的热力学性质、团簇制备中的蒸发率和惰性气体气压及淀积温度等参数极为敏感。在团簇的淀积体中，随生长条件不同，将会出现不同的聚集结构。因此可在一定程度上定量控制团簇淀积体的聚集状态，获得特定的纳米结构图案。     

Diameter-controlled growth of aligned single-walled carbon nanotubes on quartz using molecular nanoclusters as catalyst precursors

Molecular nanoclusters containing Fe and Mo atoms have been used as catalyst precursors for the growth of single-walled carbon nanotubes (SWNTs) on stable temperature (ST)-cut quartz substrates by chemical vapor deposition. Attribute to the uniform catalyst nanoparticles and the confinement effect of the crystalline substrates, well-aligned SWNTs with narrow diameter distribution have been synthesized. Atomic force microscopy measurements show that the mean diameter of the nanotubes obtained by thermal decomposition of ethanol at 900°C is 0.76 ± 0.16 nm, which is the smallest among all reported results for aligned SWNTs. The mean diameter of the nanotubes increases with growth temperature. In addition to using identical nanoclusters as the catalyst precursors, the avoidance of annealing treatment of catalyst precursors is also a key point for obtaining SWNTs with controlled diameters. Using these identical nanoclusters as catalyst precursors and carefully tuning the growth parameters make us closer to the ultimate goal of controlling the chirality of SWNTs.     

化学吸附与表面多层偏析的相互影响:H/Au-Ag

采用格林函数(GF)方法和多重耦合自洽相干势近似(CPA)方法,研究了氢在Au Ag多层偏析无序二元合金表面的化学吸附,详细地讨论了DBA表面的多层偏析和化学吸附间的相互影响·结果表明,化学吸附引起的表面偏析能够在很大程度上改变合金表面成分和化学吸附能·对于H/Au Ag系统,可以看到随着计入的原子层数的增加,化学吸附能值表现出波动的特征·     

反相微乳液法制备Ni-B非晶态合金团簇

采用W/O型微乳液法,用KBH4还原Ni(Ac)2制备Ni-B非晶态合金团簇.扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)测试表明,团簇形貌呈球形,尺寸为10~15 nm,分布较均匀,基本达到单分散.热分析(DSC)测试表明,Ni-B样品的热稳定性明显高于水溶液体系用KBH4还原Ni(Ac)2制得的Ni-B非晶态合金纳米颗粒.热处理实验及XRD测试结果表明,Ni-B非晶态合金团簇的晶化过程包括两个步骤,即Ni-B非晶态合金晶化成晶态Ni-B合金和Ni-B晶态合金分解成纳米晶Ni和单质B.     

纳米铜团簇在并合过程中尺寸和温度效应的分子动力学模拟

在嵌入原子势的框架下,采用分子动力学模拟研究了不同初始温度、不同尺寸纳米铜团簇的并合过程·记录了体系在并合过程中演变的快照,计算了并合过程中与体系构形相关的几何参量,揭示并合体系的温度随时间的变化·结果表明:相同初始温度条件下,随着团簇尺寸的变小,并合程度升高,并合过程中温度上升幅度变大;对同尺寸团簇,随着初始温度的升高,并合程度提高,处于液态的团簇并合程度明显高于处于固态的团簇的并合程度·     

Fabrication of metal nanoclusters on graphene grown on Ru（0001 ）

Monolayer graphene was epitaxially grown on Ru（0001） through exposure of the Ru（0001） to ethylene at room temperature followed by annealing in ultrahigh vacuum at elevated temperatures. The resulting graphene structures were studied by scanning tunneling microscopy （STM）, X-ray photoelectron spectroscopy （XPS）, and ultraviolet photoelectron spectroscopy （UPS）. The graphene/Ru（0001） surface was used as a periodic template for growth of metal nanoclusters. Highly dispersed Pt clusters with well controlled size and spatial distribution were fabricated on the surface.     

纳米CuCl晶簇室温光吸收谱

实验测定了平均尺寸４．２ｎｍＣｕＣｌ晶簇的室这紫外和可见光吸收谱线，给出了Ｈｅ－Ｎｅ激光束辐照下的光吸收谱线，在３．１８７ｅＶ处有宽度０．６２ｍｅＶ的吸收尖峰。     

氨水团簇(H2O)n(NH3)m的稳定结构

利用Hartree-Fock方法对氨水团簇(H2O)n(NH3)m(m n=6)的一些可能构型进行了结构优化和频率分析;进一步用MP2方法计算了这些优化结构的能量和结合能.通过构型体系能量和结合能的比较,得到了这些团簇的最稳定结构;在此基础上还计算了这些团簇的电离势、电子亲和势,对(H2O)n(NH3)m团簇体系的结构和性质的进一步研究是有益的.