遗传算法研究贵金属团簇的基态结构

在遗传算法的选择规则中加入配位数分析的方法，并应用基于紧束缚模型的二级矩近似势计算得到了含38、55和75个原子的铜和金团簇的基态结构，运用共同近邻分析等方法比较了两种团族基态原子排列方式的显差异，并认为由于金原子间作用的短程特性使得含数原子数（N＝38、55）的金团簇倾向于无序的内部排列方式。     

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.     

掺铅锂小团簇的结构、稳定性和化学键研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法,对锂原子用全电子6-311++g(d,p)基组,铅原子用sddall相对论有效实势基组研究了LinPb(n=7~9)二元团簇较低能量构型的几何结构,并讨论了能量最低的基态构型的化学键和稳定性.研究表明,掺入的铅原子与锂原子之间形成的化学键为共价键,并且成键的价电子对倾向于铅原子.Li8Pb二元团簇基态构型的最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUOMO)之间的能隙比LinPb(n=7,9)二元团簇基态构型的大.此外,基于对LinPb(n=7~9)二元团簇基态构型平均原子化能、垂直电离能和垂直电子亲和能的计算分析,得出Li8Pb二元团簇的基态构型最稳定.     

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.     

B_（10）和KB_（10）团簇的几何结构和电子性质

应用密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法在6-311＋G（d）水平上计算并分析了B10和KB10团簇的几何结构及电子性质。同时,讨论了团簇的平均结合能、能级间隙、自然电荷分布和极化率。研究表明：B10团簇的基态为半平面构型,KB10团簇的基态是以B10半平面为配位基,并与K原子构成的配位络合物。能级间隙和平均结合能结果表明增加一个K原子改变了B原子之间的成键作用。另外,对平均线性极化率和超极化率的研究表明：基态B10团簇增加一个K原子后KB10团簇的电子结构更趋于紧凑,并具有明显的非线性光学特性。     

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。     

CoNi合金19原子团簇结构与热力学特性研究

用分子动力学方法并结合模拟退火的算法,采用GEAM势研究了总数为19的CoNi合金团簇的基态和非基态结构,并以此为基础给系统升温,研究了团簇的热力学特性。研究发现,无论合金比例如何,基态结构都是双正二十面体结构,且基态能量随Co原子个数的增加而增加。此外,还研究了合金团簇的相变规律,发现无论纯金属还是合金,都存在预熔现象,熔化时随着合金中Ni原子个数的增加,熔化温度有下降的趋势。     

Ag_nPd~-(n=1~5)二元团簇的结构和电子性质

采用密度泛函(PW91PW91)方法,结合LANL2DZ基组,优化得到了Ag_nPd~-(n=1~5)二元掺杂团簇稳定的基态结构和电子性质。研究结果表明:将Pd原子掺入Ag~n~-(n=1~5)负电簇能显著提高团簇的稳定性;平均原子键能随团簇尺寸的增大而呈逐渐增加的趋势。除Ag5Pd-具有三维结构外,其他较小掺杂团簇的电子基态倾向于平面二维结构。Ag_nPd~-团簇碎片化能量计算结果表明:AgPd~-和Ag_3Pd~-团簇的优势解离通道解离出单个Pd原子,而Ag_2Pd~-、Ag_4Pd~-和Ag_5Pd~-的优势解离通道解离出单个Ag原子。     

B10和NaB10团簇的几何结构和电子性质

应用密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法在6-311+G（d）水平上计算并分析了B₁₀和NaB₉10)团簇的几何结构及电子性质,同时,讨论了团簇的平均结合能、能级间隙、自然电荷分布和极化率.研究表明:B₁₀团簇的基态为半平面构型,NaB₁₀团簇的基态是以B₁₀半平面为配位基,并与Na原子构成的配位络合物.能级间隙和平均结合能结果表明增加一个Na原子改变了B原子之间的成键作用.另外,对平均线性极化率和极化率的各向异性不变量研究表明:基态B₁₀团簇增加一个Na原子后NaB₁₀团簇的电子结构更趋于紧凑.     

小Al-Ni合金团簇的结构

本文连用了基于紧束鳟模型的Gupta多体势,采用遗传算法研究了团簇的原子数目为13和19以及21的Al-Ni混合团簇的基态构形.将Al团簇中的一个或多个Al原子替其成Ni原子,Aln团簇的基态构形转化为象Ni团簇一样规则的,具有高对称性的结构.当替换的Ni原子数目增加时,混合团簇会形成一些复杂结构.     

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。     

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.     

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.     

钠原子基态能量的计算

运用对角和法则,导出钠原子(含类钠离子Z=11-14)基态(电子组态为1s22s22p63s1)的非相对论性能量的解析表达式.在考虑电子间交换相互作用以及内外壳层电子的不同屏蔽效应的基础上,再利用变分法计算能量值,计算结果与试验数据符合较好,误差小于0.45%.     

氮原子和类氮离子基态能量的变分计算

利用对角和法则,导出了氮原子和类氮离子(Z=7-12)基态(电子组态为1s22s2p3)非相对论能量的解析表达式.在考虑了电子间交换相互作用以及内外壳层电子的不同屏蔽效应的基础上,利用变分原理计算了能量值,计算结果与实验数据符合得较好,误差均小于0.3%.     

原子簇NiBP稳定结构与成键性质的DFT研究

利用DFF方法在B3LYP／Lanl2dz水平下对原子簇NiBP的单重态和三重态各种可能构型进行优化，计算结果表明：单重态有两个稳定构型，即具有Cs对称性的NiBP^[1](A)和Cv对称性的NiBP^[1](B)；三重态也有两个稳定构型，即具有Cs对称性的NiBP^[3](A)和Cv对称性的NiBP^[3](D)，原子簇NiBP^[3](A)是单、三重态中最稳定的构型；在原子簇中Ni，B，P原子间有强烈的相互作用．     

原子簇NiFeB2稳定结构与成键性质的DFT研究

利用DFT方法在B3LYP／Lan12dz水平下对原子簇NiFeB2的单、三重态的各种可能构型进行全参数优化．计算结果表明：单重态有三个稳定构型，三重态有四个稳定构型，且三重态比单重态稳定，这一点与NiFeB2具有磁性一致；在簇中Ni—B和Fe—B有强烈相互作用，Fe—B间作用力大于Ni—B间作用力；从热力学数据计算可知，原子簇NiFeB2比相应的原子簇NiB2和FeB2稳定．