金属-硫团簇的理论研究进展

金属-硫团簇结构与功能的探索已引起科学界的广泛关注并逐渐成为簇科学研究领域中的一个热点．综述了近年来金属一硫团簇间作用力研究的内容和方法,重点介绍了金属-硫团簇的产生、几何结构和电子结构的关系,并对其进展进行了展望．     

浅谈团簇的理论研究方法及现状

本文简述了团簇的概念,概括了团簇的理论研究方法,综述了团簇的研究现状.     

A14（iPrNNiPr）3簇合物的理论研究

用HF／6—31G^*和B3LYP／6—31G^*方法，首次研究了A14(iPrNNiPr)。簇合物的几何构型、电子结构；并在B3LYP／6—31G^*水平下，对所得平衡构型进行了红外光谱及热力学性质计算。结果表明：在此簇合物中Al—N键比氮化铝簇中Al—N键长，但仍在极性共价键的范围内；N—N键都较肼中N—N键明显减弱，易断裂，可释放较多能量，因此它作为生成相应氮化物的前体，将降低反应所需活化能。振动频率计算表明：该簇合物为基态稳定结构。     

过渡金属对稀土氧化物团簇还原性的理论研究

本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算DMOL方法,系统研究了稀土镧、过渡金属钛等氧化物团簇的结构和性质。计算结果表明,在特定条件下,Ti等过渡金属对La等稀土氧化物团簇具有还原性,且随着氧原子数目的增多,还原性变得明显。     

关于代数簇上循环特定化的周炜良理论和Shimura理论

1937年,周炜良(W-L.Chow)利用投影空间中代数簇的坐标(周坐标)首先定义了投影空间中循环(Cycles)的特定化(Specialization)。后来周在建立投影空间中代数簇上有理等价理论时,又建立了投影空间中代数簇上循环的特定化理论。1955年,Shimura从完全不同的观点建立了抽象代数簇(按A.Weil意义)上循环在离散赋值环上的特定化理论。如果限定为域上特定化;作为文献的一点注记,我们证明周的绝对理论和Shimura 的理论是等价的。周在[2]中已经指出了这一点,但未加证明。另外可以顺便指出,用周的方法定义抽象簇上循环的特定化也是可能的,而且和Shimura 的定义等价。用周的方法定义抽象簇上循环的特定化的想法Van der Waerden在1949年就已提出。但由于讨论其性质的困难,没有得到什么发展。     

奇数类富勒烯团簇结构的遗传算法和密度泛函理论研究

用遗传算法(GA)和密度泛函理论(DFT)相结合的方法，对实验中所观察到的奇数高碳团簇(C51～C59)及相关的含Rh富勒烯团簇的结构进行了计算，首先利用遗传算法对奇数高碳团簇C51～C59的结构进行搜索，找出其最低能量结构，然后在此基础上利用B3LYP／3—21G方法对相应的奇数高碳团簇结构进行再优化，利用遗传算法得到了比已报道的能量更低的奇数高碳团簇C51～C59的基态结构，计算所得的奇数高碳团簇具有准笼状类富勒烯结构，其最低能量异构体都含有一个两配位的碳原子，在金属富勒烯C14Rh的结构中，Rh原子取代C55上两配位的碳原子而形成取代型类富勒烯结构。对奇数高碳团簇及含Rh富勒烯团簇的结合能和结构参数进行了计算，还讨论了奇数高碳团簇异构体的结构随能量的变化。     

NaB_5H_n团簇的几何结构与电子性质的理论研究

使用密度泛函理论（DFT）的杂化密度泛函B3LYP方法在6-311＋g（d）基组水平上对NaB5Hn团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构：并对最稳定结构的平均结合能（Eb）,二阶能量差分（△2E）和能隙（Eg）等进行了理论研究：结果表明,随着氢原子数的增加,NaB5Hn团簇的结构由平面转变为复杂的三维立体结构,当氢原子数小于4时,簇的结构为平面构型,其他所有的团簇都是三维立体结构;NaB5Hn团簇的平均结合能、二阶差分能和能隙等均表现出明显的＂奇-偶＂振荡和＂幻数＂效应;NaB5H8,NaB5H12,NaB5H18和NaB5H20团簇稳定性大于NaB5Hn中的其他团簇,为NaB5Hn团簇中最稳定的几种团簇。     

NaB5Hn团簇的几何结构与电子性质的理论研究

使用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-311-g(d)基组水平上对NaB5Hn团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构:并对最稳定结构的平均结合能(Eb),二阶能量差分(Δ2E)和能隙(Eg)等进行了理论研究:结果表明,随着氢原子数的增加,NaB5Hn团簇的结构由平面转变为复杂的三维立体结构,当氢原子数小于4时,簇的结构为平面构型,其他所有的团簇都是三维立体结构;NaB5Hn团簇的平均结合能、二阶差分能和能隙等均表现出明显的"奇-偶"振荡和"幻数"效应;NaB5H8,NaB5H12,NaB5H 18和NaB5H20团簇稳定性大于NaB5Hn中的其他团簇,为NaB5Hn团簇中最稳定的几种团簇.     

Al3团簇及其表面锂原子吸附的理论研究

基于密度泛函理论（DFT）,分别对Al3和Al3Li团簇可能的几种结构进行优化和频率分析,随后对所获得的结构分别采用 Becke三参数混合泛函（B3LYP）方法和耦合簇理论CCSD（T）方法计算单点能。计算结果表明：Li原子位于Al3团簇表面桥位时,能量最高;位于顶位时,能量次之;位于洞位时团簇最稳定。结合频率分析,进一步对Li原子在Al3团簇表面的扩散行为进行了研究。研究表明,位于桥位的Li原子可能通过顶位这一过渡态向Al3团簇中心位置扩散,从而形成稳定的结构。与Al3团簇相比,Al3Li（Li原子位于洞位时）团簇中,Li原子的吸附使得Al-Al原子之间的键长增加了;铝原子也由原来的电中性转变为带负电了。     

Al3团簇及其表面锂原子吸附的理论研究

基于密度泛函理论（DFT）,分别对Al3和Al3Li团簇可能的几种结构进行优化和频率分析,随后对所获得的结构分别采用 Becke三参数混合泛函（B3LYP）方法和耦合簇理论CCSD（T）方法计算单点能。计算结果表明：Li原子位于Al3团簇表面桥位时,能量最高;位于顶位时,能量次之;位于洞位时团簇最稳定。结合频率分析,进一步对Li原子在Al3团簇表面的扩散行为进行了研究。研究表明,位于桥位的Li原子可能通过顶位这一过渡态向Al3团簇中心位置扩散,从而形成稳定的结构。与Al3团簇相比,Al3Li（Li原子位于洞位时）团簇中,Li原子的吸附使得Al-Al原子之间的键长增加了;铝原子也由原来的电中性转变为带负电了。     

GaAs团簇的理论研究进展及趋势

原子团簇因为其奇异的物理和化学性质,成为国际上最热门的研究对象之一,而理论计算半导体团簇的基态结构是团簇研究的热点.在此简要介绍团簇的概念、研究团簇的意义以及GaAs团簇的研究进展,进一步指出GaAs团簇研究的方向.     

一维线性水团簇性质的多体格林函数理论研究

应用多体格林函数理论（MBGFT）研究了一维线性水团簇的基态和激发态性质。通过求解准粒子（QP）方程得到了一维线性水团簇的准粒子能量，发现自能项中的非对角矩阵元对一维线性水团簇的最低空轨道（LUMO）能量的影响远远小于对二维和三维水团簇的影响。此外，通过求解Bethe-Salpeter方程（BSE）发现，一维线性水团簇的最低激发态能量和第一吸收峰的能量与水分子数目无关，这与二维和三维水团簇的第一吸收峰能量随分子数增加而蓝移的结论明显不同。     

Li4团簇光吸收谱的含时密度泛函理论研究

光吸收谱是识辨团簇异构体的重要工具,常被形象地比作团簇的"指纹".为了研究之前实验中Li_4团簇光吸收谱的测量对象,在密度泛函理论框架下,通过构型优化获得5种Li4团簇异构体,优化所得键长与之前理论研究结果符合较好,其中,平面菱形构型的基态能量最为稳定,同时理论预测了四面体构型(C2v)和长方形构型(D2h).基于含时密度泛函理论方法研究了5种Li4团簇异构体的光吸收谱,理论模拟结果表明,平面菱形构型与之前实验测量谱的符合程度最好,为实验的测量对象提供了有力的理论支撑.此外,通过选取2种有代表性的Li4团簇异构体,详细阐述了团簇中原子的空间延展与光吸收谱之间的量子尺寸效应.     

纳米铁硫簇的制备及其结构研究

采用表面修饰的方法在水醇的混合溶剂中制备出了在空气中性能稳定的纳米铁硫簇。以TEM，SAED，FTIR，TG，DTA及DFM分析手段研究了纳米铁硫簇的形貌、结构及性质。结果表明，PyDDP具有较好的修饰性，所合成的纳米铁硫簇平均粒径约7nm，在CHCl3溶液中有较强的团聚性能。     

团簇及表面反应动力学研究

在许多能源相关的化学过程中,化学反应是在具有催化功能的界面或者团簇分子表面上发生的。要弄清团簇和催化表面的反应机理,在原子分子层次上研究团簇以及表面相关的化学反应过程是非常必要的。该研究目标是建立质谱与红外光解离光谱以及光电子能谱相结合的实验研究方法,通过对选质量金属及金属氧化物等团簇的气相反应动力学研究,获得团簇反应的尺寸效应、价态、几何和电子结构等对反应活性和机理的影响,阐明团簇反应的机理和规律;发展和利用表面光电子能谱和光电子显微镜技术,结合第一性理论计算方法和分子动力学模拟等理论方法,通过对金属氧化物表面的几何结构和电子结构以及表面团簇反应的研究,获得表面反应的机理和动力学。该研究选质量过渡金属氧化物团簇的光谱和结构研究。利用质谱、红外光解离光谱等实验方法获得选质量团簇的振动光谱等信息,结合理论计算,获得团簇的结构和成键特性。设计并建立基于质谱和红外光解离光谱联用技术的选质量团簇与小分子反应的实验装置。通过对不同大小的金属氧化物团簇的研究,获得团簇尺寸对其结构、稳定性和成键特性的影响等。在表面反应动力学实验研究方面,开展了氧化物/金属反转催化体系表面结构及反应的动态研究。     

GemSin(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GemSin(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Sis(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GemSin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.     

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．     

密度泛函理论研究BemBn(m=1,2; n=1-4)团簇的结构与性质

用基于密度泛函理论(the density functional theory,DFT)的B3LYP方法在6-31G*基组水平上对BemBn(m=1,2;n=1-4)团簇各种可能的构型进行几何优化,得到了各团簇的最稳定结构。并从理论上分析了最稳定结构的垂直电离势、能隙、平均结合能和成键特性等性质。结果表明团簇的最稳定结构大多是平面,团簇中通常是B-B和B-Be共存,极少出现Be-Be。团簇的稳定结构中通常是几个呈负电性的B原子形成一个负电中心,而其它B原子和Be原子通常处在端位,且显正电性。计算得到的BeB4团簇较其它尺寸的团簇稳定。     

(CdSe)_n(n=1-10)团簇与含硫配体相互作用的理论研究

采用密度泛函理论方法系统的研究了(CdSe)_n(n=1-10)团簇与有机配体SCH_3相互作用生成稳定产物的结构和性质.研究表明,有机配体SCH_3中的S原子能与CdSe中的Cd原子形成Cd-S配位键.通过比较该系列团簇吸附产物的吸附能、电荷、LUMO轨道、态密度和电子吸收光谱等性质,揭示了含硫配体在(CdSe)_n(n=1-10)团簇上的配体效应.     

碳团簇结构的紧束缚理论方法

利用紧束缚分子动力学模拟退火方法研究了碳团簇Cn(n=2-8)的结构和能量,通过与前人工作结果的比较,发现本理论方法的结果与ab inito方法计算的结论相符。因此,用紧束缚分子动力学方法可对较大碳原子团簇进行计算。