水合锌（Ⅱ）团簇Zn2+（H2O）n（n=10~12）的理论化学研究

应用高水平量子化学方法 MP2/6-311++G(2d,2p)//M062X/6-311+G(d,p)对气相中的Zn2+(H2O)n(n=10~12)团簇进行优化,获得其多种稳定结构,计算并比较不同Zn2+的配位数下的结合能及电荷分布.结果表明:当n=10~12时,Zn2+的配位数可以为4、5或6,其中最稳定结构的Zn2+配位数为5或6.随着水分子数的增加,体系最稳定结构的氢键数和离子与内层水分子中氧的距离RZn-O都在不断增加.     

(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。     

(Urea)n(n=2～5)内分子间相互作用的理论化学研究

用MP2/6-311++G~(**)//B3LYP/6-311++G~(**)方法对(Urea)_n(n=2～5)复合物进行结构优化、频率和结合能的计算,并考虑基组重叠误差.研究发现,(Urea)_n(n=2～5)中存在N—H…O和N—H…N两种类型的氢键,其中,N—H…O型氢键键长较短,氢键角较大,作用强度较大.通过Mulliken电荷布居分析,发现复合物中参与形成氢键的原子所带电荷变化明显,而没有参与形成氢键的原子电荷几乎不变.基于原子-键电负性均衡方法,确定尿素团簇的相关ABEEM电荷参数,计算得到的电荷分布与量子化学结果有很好的一致性.     

(H2O)n团簇缔合特性研究

采用全势能线性Muffin-Tin轨道分子动力学方法(FP-LMTO-MD)找到了n(n≤4)个水分子缔合的基态结构,并对基态结构进行了理论分析,以及对水分子的缔合情况进行了预测,为下一步进行大量水分子缔合研究奠定基础.另外对水分子缔合后的空间构型进行了研究,发现它们的键能、键角、键长都有所变化,但基本的构型没有很大的改变.     

密度泛函方法研究NbSin(n=1～6)团簇

目的研究NbSin(n=1～6)团簇的几何构型及电子结构。方法采用密度泛函理论(DFr)，在UB3LYP／LanL2Dz水平下用Gauss98程序对各构型进行几何优化和频率分析，同时考虑了电子的多重度。结果得到了一系列稳定的NbSin(n=1～6)团簇构型，并计算出了其键长(Nb-Si和Si-Si)、总能量、电子布居和分裂能。结论NbSin(n=1～6)团簇的立体结构比平面结构和直线结构更稳定；每一个n(n=1～6)值所对应最稳定结构中，Nb原子的电子Mulliken净布局和自然布局在Si原子数目小于3时为正值，其余为负值。     

氨水团簇(NH3)m(H2O)n(m+n=2-5)的模型势结构

对氨水分子间的作用采用一种新的模型势,利用新近发展的一种快速分子动力学局域优化算法,计算了中性氨水团簇(NH3)m(H2O)n(m+n=2-5)的可能结构.发现氨水团簇(NH3)m(H2O)n的结构数随分子数n+m的增加呈指数增长;当H2O分子在数目上占优势时,团簇的最稳定结构与(H2O)n+m的构型相似,只是其中的水分子被NH3取代,这个结果与实验结果和ab initio结果一致,表明针对氨水团簇提出的新模型势可以得到具有一定参考价值的结构信息.     

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.     

AunCu2(n＝1～4)团簇的量子化学研究

在相对论有效势近似下,用密度泛函方法B3LYP和LANL2DZ基组,系统计算了金掺杂铜原子团簇AunCu2(n＝1～4)的可能稳定结构,确定了低能量异构体的稳定结构.比较研究AunCu2和Aun的稳定性,结果表明:掺入两个Cu原子改变了纯金团簇的稳定性趋势.计算结果还再现了封闭结构稳定性的振荡性.     

幻数铵离子水团簇NH4^＋（H20）20的结构和振动谱研究

采用Hartree—Fock方法和6—31G（d）基组对由经验势得到的幻数铵离子水团簇NH4^=（H20）20的17稳定构型进行了结构优化和频率计算,然后对优化所得结构在B3LYP／6—311＋＋G（d,p）水平上计算了单点能．通过比较结合能,笔者发现NH4^＋离子位于团簇中心的结构比其位于表面时更加稳定,两种结构能量的差值在1—5kcal／mol范围内．同时红外谱计算表明,中心结构与表面结构相比,伸缩振动区域较窄,并且最强振动峰发生了红移．     

H+n(n=9,11,13)团簇离子的实验研究

报道了关于H9^ ,H11^ 和H13^ 团簇离子的实验研究结果，分析讨论了H9^ ，H11^ 和H13^ 团簇离子的形成和可能的分解途径。     

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。     

水合锌（Ⅱ）离子团簇的量子化学研究

应用高水平的量子化学方法MP2/6-311＋＋G（2d,2p）//B3LYP/6-31＋＋G（d,p）,对气相中的[Zn（H2O）n]2＋（n=1-9）团簇进行研究,优化几何构型,计算了其最稳定构象的结合能及振动频率.结果表明,当n=1-6时,离子与第一水合层中氧原子的平均距离RZn-O逐渐变长;而当n=6-9时,RZn-O却逐渐变小.同时,随着配位水分子数的增加,连续结合能逐渐减小,Zn2＋及第一水合层中氢原子上的正电荷逐渐减小,而第一水合层氧原子上的负电荷变化不大,表明水合分子的电荷极化主要表现为从Zn2＋到H原子的电荷转移.     

Lun(n=2～36)团簇基态结构的遗传算法研究

利用遗传算法结合经验势研究了Lun(n=2～36)团簇的基态结构.分析了Lun(n=2～36)团簇的基态结构随尺寸的变化规律.计算结果表明,团簇的每个原子的平均结合能和总结合能随团簇尺寸的增大而增大.以总结合能的二阶差分为判据,Lun(n=2～36)团簇的幻数是4,7,13,19,23,26,29,32,34.     

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．     

NbSin,NbSin+,NbSin-(n=1～6)团簇稳定性和电子结构特性的研究

目的研究NbSin,NbSin 以及NbSin-(n=1～6)团簇的稳定性和电子结构特性。方法基于从头算法框架下的密度泛函方法。结果对NbSin,NbSin 以及NbSin-(n=1～6)团簇的几何构型、总能量、分裂能、HOMO-LUMO能隙以及电子的自然布居和Mulliken布居进行了计算和分析。结论使NbSin(n=1～6)团簇失去一个电子或得到一个电子都会对其热力学稳定性和化学稳定性产生较大影响;在Nb和Si结合成键的过程中,Nb原子只在Si原子数较少时才失去电子,表现出金属性。在绝大多数团簇中,Nb原子的4d轨道都是接受电子的。     

密度泛函理论研究CO与Au_nMg~(-1)、Au_n~(-1)(n=1~8)团簇的相互作用

采用密度泛函理论对CO在阴离子团簇AunMg-1、Au-1n(n=1~8)表面的吸附做了系统研究.结果表明,AunMgCO-1、AunCO-1团簇的最稳定结构是在团簇AunMg-1、Au-1n最低能量结构的基础上吸附CO形成,CO的吸附没有改变团簇AunMg-1、Au-1n的最低能量结构;吸附后的CO键长变长,表明CO分子被活化;n取值相同时,AunMgCO-1的吸附能较低,表明AunCO-1团簇掺杂Mg后稳定性降低;HOMO-LOMO能隙结果表明AunMgCO-1、AunCO-1团簇能隙都具有奇偶振荡的现象.     

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.     

(AgBr)n(n=7～9)团簇的热力学行为

用恒温分子动力学方法研究(AgBr)n(n=7～9)团簇的热力学行为。结果表明:在中温区,(AgBr)9的结构扭曲较严重,(AgBr)7的结构发生正侧面轮换,但仍都保持着基态结构的基本构型;(AgBr)8在160 K时,结构转变为双层八元环,在160～360 K时,也存在正侧面轮换现象.     

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.     

ScnN(n=2～12)团簇的磁性和热容量研究

基于第一性原理,在密度泛函理论框架下,用广义梯度近似方法计算了团簇ScnN(n=2～12)的总磁矩Mt、与N原子最近邻的Sc原子的局域磁矩MSc、掺杂原子N的局域磁矩MN.从原子相互作用角度出发,应用统计物理理论,计算了团簇ScnN的磁矩和热容量,研究了它们随温度的变化规律.结果表明:ScnN团簇的磁性与团簇的构型、原子相互作用、磁性粒子间的磁相互作用、团簇中的Sc原子数n有关.总磁矩随Sc原子数n呈波动性变化,当n=3,8,9,11,12时,总磁矩为零,团簇的磁性消失;当n=2,4,5,6,7,10时,团簇表现为铁磁性,其中当n=6时,团簇的磁性最强.ScnN团簇的磁矩随温度升高而减小,其变化趋势与块状磁体类似.温度较低时,磁相互作用产生的热容量CM随温度升高而增大,在某温度附近取极大值;原子相互作用产生的热容量CV在温度较低时与温度成正比,和块状磁体的CV与温度的三次方成正比不同;在对团簇的热容量的贡献中,原子相互作用占主要.