近壁区分子团聚现象的原位红外观测

对于饱和蒸气壁面凝结过程,蒸气分子在体相与过冷壁面间过渡区的微观演化机制尚不清晰,分子团聚模型认为分子到达壁面凝结前首先在体相中形成一定团簇分布,但由于观测近壁边界层微小空间中微观粒子的动态演化较为困难,对该模型的实验验证并不充分.基于团簇内部的氢键网络,利用衰减全反射傅里叶红外光谱技术,实时检测了近壁薄层内蒸气分子凝结过程中的动态行为,直接验证了近壁区的团簇分布,表明团簇是凝结和液滴生长的主要单元,且平均团簇尺寸沿着靠近壁面方向逐渐增大.利用团簇体的氢键特征,又观测了乙醇蒸气的近壁面团聚行为,进一步验证了壁面凝结过程团簇演化的合理性.此外,实验发现乙醇蒸气冷凝的团簇分布空间范围要小于同样条件下的水团簇分布范围,这可能间接表明乙醇蒸气凝结的传热边界层范围小于水蒸气凝结的传热边界层范围,而导致其传热性能较弱.利用壁面结构调节近壁区团簇分布,将为含有不凝气的蒸气冷凝传热或气相水汽捕获等过程的强化提供新方向.     

氨/乙醇混合团簇多光子电离质谱

用多光子电离技术结合飞行时间质谱仪对氨与乙醇混合团簇进行了研究。在脉冲激光波长分别为266,355nm和532nm条件下,仅在355nm作用下观测到团簇离子。主要的电离产物为质子化的（C2H5OH）n（NH3）mH＋（n=0—3,m=0—4）混合团簇离子,且各个序列的离子强度随m的增大而减小。经分析,氨与乙醇混合团簇电离后团簇离子发生内部质子化转移反应是形成质子化团簇离子的主要原因。不同尺寸团簇离子信号强度随电离激光光强变化的光强指数曲线显示,团簇均发生四光子电离过程。通过理论计算得到其中性和离子团簇的稳定结构,解离能,解离通道。并证实团簇发生电离解离时发生了团簇内质子转移反应。     

甲醇/水混合团簇的多光子电离质谱研究

利用多光子电离技术结合飞行时间质谱仪对甲醇/水混合团簇进行了研究.在脉冲激光波长为355 nm条件下观测到团簇离子.主要的电离产物为质子化的(CH3OH)n(H2O)H+(n=l-13)混合团簇离子与(CH3OH)nH+团簇离子,经分析(CH3OH)1o(H2O) H+和(CH3OH)3H+为幻数结构.甲醇水混合团簇电离后团簇离子发生内部质子化转移反应是形成质子化团簇离子的主要原因.不同尺寸团簇离子信号强度随电离激光光强变化的光强指数曲线显示,团簇均发生四光子电离过程.     

一个高密度连续射流团簇离子束源

根据在喷嘴出口附近电子枪来电离产生离子种子，在射流中形成连续，高密度的团簇离子束的设计思想，建造了连续的团簇离子束源，探索并优化了影响团簇离子束质量的因素，如电子枪的位置，滤束器的结构，滤束器与喷嘴间的距离等，初步研究了进气配对比氮氩团簇离子形成的影响，以氩气作为载体，适量的氮气，有助于Ａｒ－Ｎ＾＋２的形成。     

砷化镓离子团簇的稳定性研究

采用全势能线性糕模轨道分子动力学方法，详细研究了砷化镓离子团簇Ga_nAs_n(n=4，5，6)的几何结构和稳定性.分别找到了这些离子团簇的最低能量结构，通过计算发现这些结构明显不同于中性团簇的基态结构.还发现离子团簇的其他稳定结构与对应的中性结构相比也有较大的结构畸变.在这些砷化镓离子团簇中，相对于砷原子而言，镓原子更容易处在帽原子的位置上. 关键词： 离子团簇 基态结构 稳定性     

氨与甲醇混合团簇的多光子电离质谱及从头算研究

用多光子电离技术结合飞行时间质谱仪对氨与甲醇混合团簇进行了研究.在脉冲激光波长分别为266nm,355nm和532nm条件下,仅在355nm作用下观测到团簇离子.主要的电离产物为质子化的(CH3OH)n(NH3)mH (n=0~6,m=0~4)混合团簇离子,且各个序列的离子强度随m的增大而减小.经分析,氨与甲醇混合团簇电离后团簇离子发生内部质子化转移反应是形成质子化团簇离子的主要原因.不同尺寸团簇离子信号强度随电离激光光强变化的光强指数曲线显示,团簇均发生四光子电离过程.应用量化计算,构造了质量数较小的几个团簇离子的可能的空间几何构型,发现二元团簇离子(CH3OH)n(NH3)mH 是以NH4 作为内核离子,再通过氢键与其它分子组合而构成团簇离子.     

用密度泛函理论研究氨质子化团簇(NH_3)_nH~+(n=1～8)的结构

运用Gaussian 03W程序中的密度泛函B3LYP方法,在6-31 G(d)基组水平上对氨质子化团簇(NH3)nH (n=1～8)的可能的几何构型进行了结构优化,得到了该系列团簇的稳定结构及其对应的总能量.结果表明,氨质子化团簇的稳定结构是质子与一个氨分子结合形成一个NH 4离子核,其它氨分子通过氢键作用形成氨链后与该离子核的四个氢以氢键结合形成的,它们之间的结合力均为中强氢键.另外,我们还利用能量的二阶差分理论对团簇的稳定性进行了研究,并计算了团簇的平均束缚能,发现随着团簇尺寸的增大,团簇的平均束缚能逐渐减小.     

锰/磷、钛/磷二元团簇的激光溅射产生与光解

利用激光溅射法直接产生了锰／磷、钛／磷二元团簇正、负离子MxPy^±(M=Mn、Ti） ,并用串级飞行时间质谱仪研究了团簇离子的组成与激光光解规律。实验表明钛与磷间成簇的能力强于锰与磷间成簇的能力,且MPy^+(M=Ti、Mn)团簇离子系列表现出峰强度了胡所含磷原子数目的奇偶性变化,这可能与P4结构的特殊稳定性有关。激光光解实验表明,失去中性P2、P4的通道为主要光解通道。随着团簇离子的生长,锰／磷团簇正离子逐渐由富磷簇向富金属簇过渡,钛／磷则趋向于形成钛原子数目与磷原子数目接近相等的团簇正离子,而二者与磷形成的团簇负离子MxPy^-(M=Mn、Ti) 逐渐趋向于x ≈ y,随样品中磷含量增加,锰／磷易形成富磷簇,钛／磷的组成趋向不改变。     

飞秒强激光场中大尺寸氩团簇爆炸机理的实验研究

利用飞行时间谱，研究了在飞秒强激光场（60 fs，2×1016 W/cm2）作用下，大尺寸氩原子团簇Arn（n—=3×103—3×106原子/每团簇）的电离爆炸过程，测量了 团簇爆炸所产生的氩离子的平均能量与团簇尺寸（气体背压）的关系.实验发现，随着气体 背压的升高（团簇尺寸增大），氩离子的平均能量也相应升高.通过分析两个不同几何尺寸 锥形超声喷嘴所产生团簇爆炸后的离子能量，结合Hagena团簇尺寸规律，发现在激光参数保 持不变的情况下，离子的平均能量由团簇尺寸唯一确定.分析表明，团簇尺寸在3×105原 子/每团簇以下时，团簇膨胀的主要机理是库仑爆炸.随着团簇尺寸的进一步增大，团簇膨胀 机理将由库仑爆炸向流体动力学膨胀过渡，在3×105关键词： 原子团簇 飞秒强激光 库仑爆炸 流体动力学膨胀     

团簇离子InxP+y激光蒸发的产生

用激光蒸发方法产生了大量In_xP⁺_y团簇离子,并在串级飞行时间质谱仪（ｔａｎｄｅｍ ＴＯＦ－ＭＳ）进行了检测。发现团簇离子的质谱强度呈现奇偶性,当簇内原子总数为奇数时为极大。对In_xP⁺_y(y=1—3)的ＤＶ－Ｘα方法的理论计算表明：其相对结合能曲线与团簇离子的形成规律是符合的。还讨论了特殊团簇离子的可能存在的“幻数”效应。 关键词：     

Reexamine structures and relative stability of medium-sized silicon clusters: Low-lying endohedral fullerene-like clusters Si30-Si38

We report improved results of lowest-lying silicon clusters Si₃₀-Si₃₈. A large population of low-energy clusters are collected from previous searches by several research groups and the binding energies of these clusters are computed using density-functional theory (DFT) methods. Best candidates (isomers with high binding energies) are identified from the screening calculations. Additional constrained search is then performed for the best candidates using the basin-hopping method combined with DFT geometry optimization. The obtained low-lying clusters are classified according to binding energies computed using either the Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) functional or the Becke exchange and Lee-Yang-Parr correlation (BLYP) functional. We propose to rank low-lying clusters according to the mean PBE/BLYP binding energies in view that the PBE functional tends to give greater binding energies for more compact clusters whereas the BLYP functional tends to give greater binding energies for less compact clusters or clusters composed of small-sized magic-number clusters. Except for Si₃₀, the new search confirms again that medium-size silicon clusters Si₃₁-Si₃₈ constructed with proper fullerene cage motifs are most promising to be the lowest-energy structures.     

超短脉冲强激光与团簇的相互作用

超短脉冲强激光与团簇的相互作用已被证明能够产生能量高达ＭｅＶ量级的高能离子和中子以及非常强的Ｘ射线辐射。广阔好原子团簇在超短脉冲强激光场的作用下的加热、电离和膨胀等机制,对这种相互作用的深入研究可能会对激光核聚变和Ｘ射线激光等应用领域产生重大影响。     

Superalkali NM4 (M = Li,Na, K): Stabilities and electronic structures

Superatoms are clusters that mimic the chemistry of atoms and new materials with unique properties can be synthesized from them. Superalkali NM₄ clusters with homo- and hetero-alkalis M = Li, Na, K are designed, and their vertical ionization potentials (3.22 ～ 3.74 eV) are lower than that of Cs atom. The stabilities of the superalkalis are guaranteed by the binding energies and positive energies of the dissociation channel NM₃ + M, and NLi₄ is the most stable among the NM₄ clusters. The high stability and tetrahedral geometry make these species idea units for building new materials.     

小颗粒Si的振动特性及熔化温度

用Stillinger-Weber势计算了Si_n(N=2—7)小颗粒的基态几何结构及基态能量。由Keating模型描述原子间的弹性能,计算了这些结构的振动谱。并从物态方程出发,估计了小颗粒Si的熔化温度,发现Si₄和Si₆的熔化温度相对较高。 关键词：     

Calibration of a computational scheme for solvation: Group I and II metal ions bound to water,formaldehyde and ammonia

The study of ion-solvent clusters has been suggested as a means towards understanding the process of solvation of Group I and II metal cations. This study investigates the effect of basis set on the DFT-derived geometries and energies of Group I and II metal ion-solvent complexes towards determining the optimum computational scheme for the study of larger clusters. The ideal method is one that can generate BSSE-free geometries to a high degree of accuracy. It is also required that the binding energies obtained be capable of closely reproducing experimental data. Results indicate that B3LYP/6-311?+?G(3df,?3pd) should be used, as it reaches the basis set converged geometry in addition to providing good binding energies. As well, the results at this level are BSSE-free, leading to greater confidence in the geometries and energies. The binding energies differ from available experimental data by less than 5?kJ?mol^-1, outstripping G2 and CCSD(T) at this basis set level.     

Electron binding energies of anionic magnesium clusters and the nonmetal-to-metal transition

The binding energies of the two most external electrons in Mg- n, n=2-22, clusters are computed using the gradient-corrected density functional theory and a new scheme for converting the Kohn-Sham eigenenergies into electron removal energies. The computations are performed for the anionic clusters considered in the most stable configurations of both Mg- n and Mg n. The results are compared with photoelectron spectroscopy data [O. C. Thomas, following Letter, Phys. Rev. Lett. 89, 213403 (2002)]], and their implications for the finite-size analog of the nonmetal-to-metal transition are analyzed.     

Cohesive properties of mercury clusters in the ground and excited states

Optimized structures and cohesive energies of small mercury clusters (Hg_N; N = 3–7, 13, 19) are calculated with the spin-orbit diatomics-in-molecules method. The theory takes into account the effect of s-p mixing which tends to enhance the binding energies in the ground state. It is shown that excimer clusters have significantly short optimum bond lengths and their atomic geometries differ considerably from those in the ground state. Excitation energy gap depends sensitively on both cluster size and nearest-neighbor separation. Numerical results are compared with other theories and experiments.     

离子团簇YSin±(n=7-16)的几何结构和电子性质的相对论密度泛函研究

运用广义梯度近似的相对论密度泛函理论方法对YSi_n^±(n=7-16)离子团簇的几何结构、稳定性和电子特性进行了系统地数值模拟研究.与中性YSi_n团簇比较可得到以下结论：除YSi₁₀⁺和YSi₁₃⁺阳离子团簇外,YSi_n^±团簇基本都保持了中性YSi_n团簇的结构框架,这与垂直和绝热电离能的结果本质上是一致的;大多数离子团簇的原子平均束缚能都相对中性团簇有明显增大,表明离子团簇的结构稳定性都有增强,其中阳离子团簇YSi_n+(n=8, 11和14)和阴离子团簇YSi_n^-(n=9,12和14)比其相邻团簇的稳定性更强.电荷布居分析表明所有团簇中Y原子的HC电荷都在n=15处由正值变为负值,即当Y原子从Si_n框架表面位点落入硅笼中形成内嵌结构团簇时,电荷转移方向发生反转.阴离子团簇中电荷转移量普...     

可分的非定域中心力和轻核结合能

本文考虑了用可分的非定域中心力同时符合低能核子散射和轻核结合能的可能性。用低能散射数据定得了两种势阱的参量。用我们的参量和Yamaguchi的参量计算了氚和α粒子的结合能,结果都过大。因此,可分的非定域力和普通定域力类似:符合低能散射的中心力给出过大的轻核结合能。改变位阱形状并不能改进结果。     

bcc Fe的刃型位错中氦-空位团的稳定性

 采用周期性原子阵列方法建立bcc Fe中的刃型位错,利用分子动力学计算了0 K时bcc Fe的位错芯里氦-空位团的稳定性,并与理想Fe晶体里氦-空位团的稳定性进行比较发现,位错的作用导致氦-空位团不稳定。点缺陷（He、空位与自间隙Fe原子）与氦-空位团的结合能与团中氦-空位比例密切相关,当氦与空位数之比在3~6时,结合能趋于稳定。