B_nAl_(12-n)N_(12)(n=12,6,0)团簇的电子结构和稳定性研究

利用密度泛函理论计算了B_nAl_(12-n)N_12(n=12,6,0)的几何结构和电子结构,结果表明,在利用Al替代B后,在新的团簇BnAl12-nN12(n=12,6,0)所有的异构体中,当Al-N键或B-N键彼此相互聚集的时候结构的能量最低,稳定性最好.     

Sc_nN(n=2～12)团簇的结构与稳定性研究

基于第一性原理,在密度泛函理论框架下,用广义梯度近似(GGA)的方法研究了团簇ScnN(n=2～12)的几何构型和电子结构,计算了它的束缚能、结合能、最高占据轨道与最低占据轨道之间的能隙、离解能等性质.结果表明,对于ScnN(n=2～12)的所有团簇,可以有11种基态构型,但稳定的只有Sc6N和Sc10N这两种构型,其原因在于中心原子参与了轨道的杂化,中心原子是否参与轨道的杂化,对团簇稳定性有重要影响.     

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．     

平面的BC_nN(n=1～5)团簇的结构和稳定性

在CCSD(T)/6-311+G(d)∥B3LYP/6-311+G(d)理论水平上系统研究了平面BCnN(n=1～5)团簇的几何结构和稳定性。BCnN(n=1～5)团簇的最低能量结构是线形结构。在BCnN(n=1～5)团簇的较低能量结构中,线形结构比环状结构以及含有支链的环状结构在能量上更有利。BCnN(n=1～5)团簇的最低能量结构的平均成键能、成键能增量、垂直电离能和垂直亲和能的研究结果显示,异构体BCN、BC3B和BC5N比它们相邻的团簇更稳定。     

W_n与W_nN(n=1～5)团簇的结构与稳定性

用杂化密度泛函B3LYP方法结合6-311++G**和LANL2DZ赝势基组计算了Wn和WnN(n=1～5)团簇的稳定结构.讨论了纯Wn团簇和N原子掺杂到纯Wn团簇中后团簇构型的变化特点以及随着团簇尺寸的增加团簇结构及物理性质的变化规律.     

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.     

Pbn(n=2～9)团簇的几何结构和电子特性

在相对论有效原子实势（RECP）近似下,用密度泛函中的B3LYP/LANL2DZ方法,对纯Pbn（n=2-9）团簇的各种可能几何构型进行全优化计算,得到它们的基态结构和电子特性;分析了其形成规律;并计算了团簇的能级分布和最高占据轨道（HOMO）与最低空轨道（LUMO）之间的能级间隙（HLG）,分析了团簇的化学活性.     

B_(12)C_xN_(12-x)(x=2,4)团簇的几何和电子结构

用从头计算方法研究了B_(12)C_xN_(12-x)(x=2,4)笼的几何和电子结构.从B_(12)N_(12)中用C原子替换N原子得到B_(12)C_xN_(12-x),这样取代的结构中只含B—C和B—N键.在稳定结构中,C原子在四元环上,形成了B_2C_2和B_2N_2环.B_(12)C_2N_(10)的HOMO主要由C和N的2p轨道组成,LUMO位于-3.6eV处,主要由C的2p轨道组成.B_(12)C_4N_8的HOMO也主要由C和N的2p轨道组成,LUMO位于-4.1eV处,主要由C的2p轨道组成.在B_(12)N_(12),B_(12)C_2N_(10)和B_(12)C_4N_8中B原子上的电荷约为1.17e,C原子上的电荷为-0.75e.B_(12)N_(12),B_(12)C_2N_(10)和B_(12)C_4N_8的能带隙分别为6.84eV,3.50eV和2.82eV.     

(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。     

平面B_nBe(n=1～7)团簇的结构和稳定性理论研究

运用密度泛函理论(DFT)对平面B n Be(n=1～7)的结构、稳定性及势能面进行了计算.通过计算得到了B n Be(n=1～7)团簇的最稳定结构.值得注意的是,B n Be(n=1～7)团簇的结构模式转变发生在n=1到n=2之间.平均原子成键能(BE)、成键能增量(IBE)、能量二次差分(Δ2E)和能隙(ΔE)的变化图揭示了B4Be和B7Be具有较高的稳定性.结果表明,B n Be(n=1～7)团簇的稳定性与离域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.价分子轨道和核独立化学位移(NICS)的分析证明异构体B n Be(n=2～5)都具有π-芳香性.理论分析表明,B4Be具有σ-和π-双芳香性.有趣的是,在CCSD(T)/6-311+G(d)//B3LYP/6-311+G(d)水平上,B4Be是热力学上和动力学上稳定的,可能在将来的实验中观察到.     

理论研究不对称团簇(HFBN3)n (n=1-6)的结构和稳定性

采用密度泛函理论方法研究不对称团簇(HFBN3)n (n=1-6)的结构和性质。对于n≥2的团簇,B–Nα键易形成,而B–B和Nα–Nα键不存在。讨论了几何参数随团簇尺寸n的变化规律。通过分析团簇平均结合能和二阶差分值,探讨其相对稳定性,发现团簇(HFBN3)3比其它团簇更稳定。计算IR谱有四个特征区。研究了团簇的热力学性质随温度T以及团簇尺寸n的变化趋势。室温下,由焓变可知单体1形成多聚体（2、3、4、5、6）在热力学上有利。     

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。     

Ni_2B_n(n=1～10)团簇的结构与稳定性研究

使用密度泛函理论下的广义梯度近似对过渡金属Ni原子掺杂硼基纳米团簇Ni_2B_n(n=1～10)的几何构型、稳定性、电子性质进行了系统的研究.研究结果表明:当n≤5时,只有Ni_2B_3团簇为立体结构,其余团簇的最低能量异构体都是平面结构.当n=6～10时,它们的最稳定结构均为三维(3D)立体结构.根据平均结合能和二阶差分能量值分析,Ni_2B_7团簇非常稳定,被确定为幻数团簇.垂直电离势(VIP)、电子亲合势(VEA)和化学硬度(η)的分析进一步表明Ni_2B_7具有较高的化学稳定性.除Ni_2B_6的自旋磁矩为2μ_B外,其他团簇,当n偶数时,自旋磁矩为0μ_B,n为奇数时自旋磁矩为1μ_B.     

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.     

团簇CoMg_2B_2的结构稳定性、成键及电子性质研究

在B3LYP/Lan12dz水平下分别以二、四重态对团簇CoMg_2B_2存在的所有构型进行全参数优化。排除虚频和相同构型后,得出7种优化构型。其中,二重态构型4种,四重态构型3种。对团簇CoMg_2B_2分析后得到以下结论:构型1(2)和1(4)分别是二重态和四重态下最稳定结构;Mg-B键和Co-B键有较强的成键作用;不管是二重态构型还是四重态构型,Co-B键和B-B键的键级都有一定的拮抗作用;所有构型的电子都是由Mg原子流向Co原子和B原子;优化构型中电子流动性大小的排序为:4~((2))>3~((4))>2~((4))>3~((2))>1~((4))>1~((2))>2~((2))。     

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.     

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。     

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。     

Ga_(12-n)As_n(n=0～12)系列团簇基态结构及稳定性的研究

在基于第一性原理的ADF程序平台上,对Ga12-nAsn(n=0~12)系列团簇的基态结构、能量、能隙、电离能和亲和势等物理性质进行了随机筛选和精确计算.对结果的分析表明,随着n的增加,团簇的总能量几乎呈线性下降,电离能从5.9eV上升到7.3eV,亲和能在2.0~2.7eV之间波动,电离能比亲和能大,HOMO-LUMO能隙从0.6eV上升到2.2eV,并在n=4~9之间,呈现明显的奇偶性振荡,与能量的二阶差分所显示的相一致,表明在n=3、5、11处团簇将具有较高的稳定性.