AlB+n(n=2~10) 团簇结构和红外振动光谱研究

用密度泛函理论的B3LYP方法在6-311G(d)水平上对AlB+n（n=2~10）团簇几何结构、稳定性、电子结构和成键特性进行了系统理论研究,得到了AlB+n（n=2~10）团簇的最稳定结构.结果表明,硼原子间容易聚集,铝原子处于整个硼原子集团的外围.与相应中性AlBn团簇相比,Al-B键作用变弱,使正价团簇（n=6和10除外）结构变化较大|对AlB+n（n=2~10）和相应中性团簇能隙的计算分析表明,AlB+n 团簇的稳定性有所增强,其中AlB+3、AlB+5和AlB+8团簇尤为显著|通过对最稳定构型红外振动光谱的研究分析表明,硼原子间对称或非对称振动、铝原子不动的振动模式更容易出现较强谱峰,即硼原子间更容易成键.     

The geometry structures and electronic properties of Li_mB_n(m+n=12) clusters

The geometric structures, electronic properties, total and binding energies, harmonic frequencies, the highest occupied molecular orbital to the lowest unoccupied molecular orbital energy gaps, and the vertical ionization potential energies of small LimBn （m＋ n = 12） clusters were investigated by the density functional theory B3LYP with a 6-31 I＋G （2d, 2p） basis set. All the calculations were performed using the Gaussian09 program. For the study of the LimBn clusters, the global minimum of the B 12 cluster was chosen as the starting point and the boron atoms were gradually replaced by Li atoms. The results showed that as the number of Li atoms increased, the stability of the LimBn cluster decreased and the physical and chemical properties became more active. In addition, on average there was a large charge transfer from the Li atoms to the B atoms.     

锂原子修饰硼原子链团簇的结构和储氢性能研究

采用密度泛函方法对锂原子修饰线型硼原子链团簇Li_2B_n(n=2~8)的结构及其储氢性能进行理论研究.结果显示,Li原子可键合于硼链团簇的两端,氢能以分子形式吸附在Li原子周围,每一个Li原子最多可吸附4个氢分子,氢分子的平均吸附能为2.020~2.832 kcal.mol~(-1).其中Li原子修饰B2小团簇的质量储氢分数最大,为31.24 wt%,表明在常温常压条件下它有可能成为一种潜在的储氢媒介.     

锂原子修饰硼原子链团簇的结构和储氢性能研究

采用密度泛函方法对锂原子修饰线型硼原子链团簇Li2Bn(n=2~8)的结构及其储氢性能进行理论研究. 结果显示, Li原子可键合于硼链团簇的两端,氢能以分子形式吸附在Li原子周围, 每一个Li原子最多可吸附4个氢分子, 氢分子的平均吸附能为2.020 ~ 2.832 kcal.mol-1. 其中Li原子修饰B2小团簇的质量储氢分数最大,为31.24 wt%,表明在常温常压条件下它有可能成为一种潜在的储氢媒介.     

V_nB_(8(n+1))~-(n=1-3)团簇的几何结构、电子和光谱特性

基于密度泛函理论和卡里普索结构预测方法,系统研究了V_nB_(8(n+1))~-(n=1-3)团簇的几何结构、电子和光谱特性.首先,利用卡里普索结构预测方法确定了VB_(16)~-的基态结构为高对称性的C_(2v)点群对称结构.在此基态结构基础上,通过堆积的方式优化得到了V_2B_(24)~-和V_3B_(32)~-团簇的基态结构.结果显示,V_2B_(24)~-和V_3B~(32)~-团簇分别拥有高对称性的C_(4h)和D_(8d)点群对称结构.基于上述基态结构,系统分析了不同尺寸团簇的自然布局分布和自然电子组态、Mayer键级和电子局域函数.最后,讨论了不同团簇的红外、拉曼光谱等光谱特性,为过渡金属钒掺杂硼基纳米材料的研究提供理论参考.     

AgCl团簇的熔化行为

用遗传算法结合经验势搜索了(AgCl)_n(n=2~12)团簇的可能稳定结构,并用微正则分子动力学方法研究了它们的熔化行为.(AgCl)_n团簇的稳定结构主要以四元环和六元环相接的笼状结构为主.基态结构的熔化行为:(AgCl)_n(n=9~12) 与一般原子团簇的熔化行为相类似;(AgCl)_7在熔化前较大温度范围内发生正侧面轮换;(AgCl)_8在129K时转变为双层八元环结构,也存在正侧面轮换现象.能量较高的异构体在熔化之前均转变为基态结构,按照基态结构的熔化模式熔化.     

密度泛函理论研究SinMn (n=2～14)团簇的结构和电子性质

采用密度泛函理论中的广义梯度近似对SinMn (n=2～14) 团簇的几何构型进行优化,并对能量、频率和电子性质进行了计算. 结果表明,当n≥10时,Mn原子完全陷入Si原子形成的笼内.二阶能量差分、分裂能和垂直电离势都表明Si5Mn和Si12Mn是稳定的团簇,且12是团簇的幻数.通过对电子性质的分析发现Si12Mn团簇具有较高的化学稳定性.布局数分析表明,在Si5Mn团簇中Mn原子的磁矩(3.923 μB)是最大的.较多的电荷转移以及Mn原子的4s, 3d态和Si原子的3s, 4p态的较强杂化是导致Mn原子磁矩减小的原因.当n≥7时,SinMn 的总磁矩是1 μB.     

利用密度泛函理论对MgBen(n=2-12)团簇的结构及其电子性质

利用密度泛函理论对MgBen(n=2-12)团簇的结构和电子性质进行了研究. 较高的能隙和结合能都表明，3和9是团簇的幻数；随着团簇尺寸的增加，Be原子间的相互作用由范德瓦尔斯到共价键以及金属键过渡. 与Be主团簇相比，MgBen(n=2-12)团簇较早地出现了金属性. 通过电子性质的分析发现，掺杂Mg原子降低了主团簇的稳定性.     

AunLa(n=1~8)团簇的密度泛函研究简

采用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法,在LANL2DZ基组水平上研究了Aun La(n=1~8)团簇的几何结构.计算并讨论了基态结构稳定性及电子性质.结果表明,当n=3-8时,基态结构均为三维结构且La原子趋向与更多的Au原子结合.团簇二阶能量差分,能隙和化学硬度计算结果显示除了AuLa外,具有偶数数目的团簇比奇数数目的团簇具有更好的稳定性,其中,Au3La团簇的稳定性相对较好.     

AunLa(n=1-8)团簇的密度泛函研究

采用密度泛函理论（DFT）中的杂化密度泛函B3LYP方法,在LANL2DZ基组水平上研究了AunLa (n=1-8)团簇的几何结构。计算并讨论了基态结构稳定性及电子性质。结果表明,当n=3-8时,基态结构均为三维结构且La原子趋向与更多的Au原子结合。团簇二阶能量差分,能隙和化学硬度计算结果显示除了AuLa外,具有偶数数目的团簇比奇数数目的团簇具有更好的稳定性,其中,Au3La团簇的稳定性相对较好。     

B80 fullerene: an Ab initio prediction of geometry, stability, and electronic structure

The geometry, electronic, and structural properties of an unusually stable boron cage made of 80 boron atoms are studied, using ab initio calculations. The shape of this cluster is very similar to that of the well-known C60 fullerene, but in the B80 case, there is an additional atom in the center of each hexagon. The resulting cage preserves the Ih symmetry, has a relatively large highest occupied and lowest unoccupied energy gap ( approximately 1 eV) and, most importantly, is energetically more stable than boron double rings, which were detected in experiments and considered as building blocks of boron nanotubes. To our knowledge, this is the most stable boron cage studied so far.     

Novel precursors for boron nanotubes: the competition of two-center and three-center bonding in boron sheets

We present a new class of boron sheets, composed of triangular and hexagonal motifs, that are more stable than structures considered to date and thus are likely to be the precursors of boron nanotubes. We describe a simple and clear picture of electronic bonding in boron sheets and highlight the importance of three-center bonding and its competition with two-center bonding, which can also explain the stability of recently discovered boron fullerenes. Our findings call for reconsideration of the literature on boron sheets, nanotubes, and clusters.     

B12-nAlnN12 (n=0, 6, 12) 的稳定性和电子结构研究

通过Al取代B在B12N12中掺杂,基于密度泛函理论对B6Al6N12的稳定性进行了系统研究．表明在B6Al6N12中,Al和B倾向于相对分开．在最稳定结构中,B原子和Al原子分别处在笼的两半．我们还分析了B12-nAlnN12 (n=0, 6, 12)的电子结构,B12N12的能隙为6.84eV,掺Al后其能隙明显变窄,Al12N12和B6Al6N12的能隙分别为3.91eV和4.08eV．NBO分析表明,B12N12中B/N原子的电荷分别为±1.17,Al12N12中Al/N 原子的电荷分别为±1.85．在B6Al6N12中,B/Al原子上的电荷分别为1.06~1.12和1.86~1.91,N原子上的电荷为-1.18~-1.83．     

B12-nAlnN12 (n=0, 6, 12) 的稳定性和电子结构研究

通过Al取代B在B12N12中掺杂,基于密度泛函理论对B6Al6N12的稳定性进行了系统研究．表明在B6Al6N12中,Al和B倾向于相对分开．在最稳定结构中,B原子和Al原子分别处在笼的两半．我们还分析了B12-nAlnN12 (n=0, 6, 12)的电子结构,B12N12的能隙为6.84eV,掺Al后其能隙明显变窄,Al12N12和B6Al6N12的能隙分别为3.91eV和4.08eV．NBO分析表明,B12N12中B/N原子的电荷分别为±1.17,Al12N12中Al/N 原子的电荷分别为±1.85．在B6Al6N12中,B/Al原子上的电荷分别为1.06~1.12和1.86~1.91,N原子上的电荷为-1.18~-1.83．     

Sin－1N和Sin－2N2（n=3~9）团簇结构与光振动能谱

用密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)的B3LYP/ 6-311G(d)方法,对Sin－1N和Sin－2N2 (n=3~9)团簇的几何构型、总能量、光振动能谱等性质进行了理论研究.通过对基态结构的几何参量分析发现,对Sin－2N2 (n=3~9)团簇,只有在SiN2和Si2N2结构中N-N成键;n＞4团簇结构,N-N不成键.对团簇能量讨论的结果表明;对于Sin－1N (n=3~9)团簇,总原子数是偶数的团簇比奇数的稳定;对于Sin－2N2(n=3~9)团簇,总原子数是奇数的团簇比偶数的稳定.     

密度泛函方法研究Nb2Sin(n=1～6)团簇

运用密度泛函方法在(U)B3LYP/LanL2DZ水平上研究了两个铌原子掺杂硅团簇的几何和电子结构。计算结果表明,Nb2Sin(n=1～6)团簇相对最稳定的结构基本上都保持了Sin+2团簇基态构型的框架,且除了Nb2Si2团簇外,所有的基态都是单重态构型.Nb2Si3的分裂能最大,成为Nb2Sin( n=1～6)团簇中热力学稳定性最强的. 在Nb2Si团簇和Nb2Si2 团簇中电子是从Nb原子向Si原子转移的;当n=3～6时,两个Nb原子的自然电子布局为负,说明Nb2Sin(n=3～6)团簇原子中带电子从Si原子转移到两个Nb原子,电子转移方向发生了改变,即发生了电子反转现象。     

H_2在Al_nCr(n=1-7)团簇上吸附和解离的密度泛函研究

采用密度泛函理论中的B3LYP方法研究了H2在AlnCr(n=1-7)团簇上的吸附和解离.结果表明:AlnCr团簇结构与Aln+1团簇结构相似;物理吸附是H2以侧向的形式吸附在Cr原子上,H-H键长略微增长,H2的振动频率发生了红移;除了n=5外,其它AlnCr H2团簇的最稳定结构均是AlnCr团簇的最稳定结构与两个氢原子成键而成;AlnCr团簇向H原子转移了电荷;AlnCr H2团簇的平均结合能,垂直电离势和能隙均大于AlnCr团簇的,即AlnCr H2团簇比AlnCr团簇更稳定;Al7Cr对H2的化学吸附表现出较强的惰性,而AlnCr H2(n=1,2,6)则表现出较强的化学活性;由化学反应路径跟踪可知,通过改变AlnCr团簇中Al原子的个数可以调节H2的物理化学吸附行为.     

H2在AlnCr(n=1-7)团簇上吸附和解离的密度泛函研究

采用用密度泛函理论中的B3LYP方法研究了H2在AlnCr(n=1-7)团簇上的吸附和解离。结果表明：AlnCr团簇结构与Aln+1团簇结构相似;物理吸附是H2是以侧向的形式吸附在Cr原子上,H-H键长略微增长,H2的振动频率发生了红移;除了n=5外,其它AlnCrH2团簇的最稳定结构均是AlnCr团簇的最稳定结构与两个氢原子成键而成;AlnCr团簇向H原子转移了电荷;AlnCrH2团簇的平均结合能,垂直电离势和能隙均大于AlnCr团簇的,即AlnCrH2团簇比AlnCr团簇更稳定;Al7Cr对H2的化学吸附表现出较强的惰性,而AlnCrH2(n=1,2,6)则表现出较强的化学活性;由化学反应路径跟踪可知,通过改变AlnCr团簇中Al原子的个数可以调节H2的物理化学吸附行为。     

Density functional theory study of MgnNi2 （n=1-6） clusters

The geometries of Mg n Ni 2(n = 1-6) clusters are studied by using the hybrid density functional theory(B3LYP) with LANL2DZ basis sets.For the ground-state structures of Mg n Ni 2 clusters,the stabilities and the electronic properties are investigated.The results show that the groundstate structures and symmetries of Mg clusters change greatly due to the Ni atoms.The average binding energies have a growing tendency while the energy gaps have a declining tendency.In addition,the ionization energies exhibit an odd-even oscillation feature.We also conclude that n = 3,5 are the magic numbers of the Mg n Ni 2 clusters.The Mg 3 Ni 2 and Mg 5 Ni 2 clusters are more stable than neighbouring clusters,and the Mg 4 Ni 2 cluster exhibits a higher chemical activity.     

Sin-1N和Sin-2N2(n=3～8)离子团簇结构及其光电子能谱的研究

利用密度泛函理论中的B3LYP方法,在6-311G(d)基组上对Sin-1N和Sin-2N2(n=3~8)阴阳离子团簇的几何结构和光电子能谱进行了系统研究。结果得到了各团簇的最稳定结构,Sin-2N2离子团簇对称性比Sin-1N离子团簇对称性好;Sin-1N(n=3~8)离子团簇的几何结构在总原子数n≤4时为平面结构,n>4时为立体结构;Sin-2N2(n=3~8)离子团簇的几何结构在总原子数n≤6时为平面结构,n>6时为立体结构;对于Sin-1N 团簇,总原子数是偶数的团簇比总原子数为奇数的团簇稳定;对于Sin-1N-及Sin-2N2阴阳离子团簇,总原子数是奇数的团簇比总原子数为偶数的团簇稳定。