C60富勒烯-巴比妥酸及其二聚体几何结构和电子结构的密度泛函计算研究

采用基于密度泛函理论的广义梯度近似,对C₆₀富勒烯-巴比妥酸及其二聚体的几何结构和电子结构进行了计算研究.发现：C₆₀富勒烯-巴比妥酸只有一种稳定结构,且掺杂巴比妥酸基团对C₆₀分子构型的影响是局域的.C₆₀富勒烯-巴比妥酸的二聚体有三种同素异构体,分别以［6,5］—［6,5］,［6,6］—［6,5］和［6,6］—［6,6］三种方式键合,从能隙大小顺序和总能相对大小来看,［6,6］—［6,6］结构最为稳定.电子结构方面,在C₆₀富勒烯-巴比妥酸单体中,Donor-Acceptor电荷转移体系为C₆₀富勒烯-巴比妥酸,即电荷是从C₆₀向巴比妥酸转移.由前线轨道和自旋布居数得知,C₆₀富勒烯-巴比妥酸单体很好地保留了C₆₀的电磁性质,但稳定性下降,易发生二次加成反应形成二聚体.对于C₆₀富勒烯-巴比妥酸二聚体,Mulliken电荷分析显示,在加成四元环处的碳原子分别得到0104e和0106e电荷,而与它们邻近的碳原子则失去电子,带有正电荷,且距加成位置越近的碳原子失去的电荷越多.在远离加成位置处,碳原子的净电荷变化相对较小.与单体152eV能隙相比,二聚体中的能隙为1.45eV.其前线轨道分布与单体相比,最高占据轨道几乎未变,但最低未占据轨道发生了很大变化. 关键词： 几何结构 电子结构 密度泛函     

密度泛函理论计算内掺氢分子富勒烯H2@C60及其二聚体的几何结构和电子结构

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(generalized gradient approximation, 简称GGA),对内掺氢分子富勒烯H2@C60及其二聚体的几何结构和电子结构进行了计算研究.发现无论是在H2@C60单体,还是在其二聚体中,氢倾向以分子形式存在于碳笼中心处,且在室温下氢分子可以做自由旋转.电子结构分析表明,氢分子掺入到C60和C120中,仅对距离费米能级以下-8eV至-5eV能级处有一定的贡献,其他能级的分布和能隙几乎没有变化.     

C74分子光谱特性及电子结构的密度泛函研究

利用第一性原理的密度泛函理论和非平衡格林函数的方法研究了C₇₄分子的分子轨道密度、振动光谱和态密度.结果显示C₇₄分子的能隙不足0.6 eV.比较C₇₄分子的电子云分布发现,在HOMO和LUMO状态下的电子只分布在C₇₄分子的半球表面侧,电子在成键过程中都表现出了较好的离域特性.C₇₄分子的红外光谱和拉曼光谱显示,碳碳键的振动在有些频率处只有红外活性,有些频率处只有拉曼活性,还有一些频率处既有红外又有拉曼活性.另外,考虑电子自旋作用时C₇₄分子态密度的极大值数量有所增加,并使简并的能级发生分裂.     

Li修饰的C24团簇的储氢性能

利用密度泛函理论研究了Li原子修饰的C₂₄团簇的储氢性能. Li原子在C₂₄团簇表面的最佳结合位是五元环. Li原子与C₂₄团簇之间的作用强于Li原子之间的相互作用, 能阻止它们在团簇表面发生聚集. 当Li原子结合到C₂₄表面时, 它们向C原子转移电子后带正电荷. 当氢分子接近这些Li原子时, 在电场作用下发生极化, 通过静电相互作用吸附在Li原子周围. 在Li修饰的C₂₄复合物中, 每个Li原子能吸附两到三个氢分子, 平均吸附能处于0.08到0.13 eV/H₂范围内. C₂₄Li₆能吸附12个氢分子, 储氢密度达到6.8 wt%.     

C60分子电子激发态结构的理论研究

C₆₀分子有较丰富的分子键轨道,同时C₆₀分子离子是稳定存在的,因此预期C₆₀分子的里德伯轨道也是稳定存在的。本文在独立电子近似的基础上,应用多重散射自洽场方法,从理论上统一自洽地探讨了C₆₀分子的分子键轨道和分子里德伯轨道的能级结构。这些轨道能级结构在独立电子近似的层次上模拟了C₆₀分子的电子结构。所得结果和已有的理论和实验结果进行了比较和分析,说明本文结果是自洽合理的,并和已有的实验值符合良好 关键词：     

C40富勒烯分子的电子结构与传输特性研究

本文采用密度泛涵理论对富勒烯C₄₀分子进行了结构优化,得到了稳定构型,然后构建了以金原子面为电极的电子输运模型.使用非平衡格林函数方法对构建的电子输运模型进行了电子输运性质的计算,得到了电子透射谱和伏安曲线,并分析了分子器件产生电子输运性质的原因.研究结果发现:C₄₀富勒烯的化学活性明显强于富勒烯C₆₀和C₃₂分子,在一些分子能级处,该分子为一个良导体.     

富勒烯衍生物C60（CF3）n（n=2，4，6，10）几何结构和电子性质变化规律的密度泛函研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似对C₆₀（CF₃）_n （n=2,4,6,10）几何结构和电子性质的变化规律进行了计算研究.发现在C₆₀（CF₃）₄可能稳定存在的三种同分异构体中,具有p p p加成方式的衍生物热力学性质最为稳定;在C₆₀（CF₃）₆可能稳定存在的三种同分异构体中,具有p p p m p加成方式的衍生物热力学性质最为稳定.对C₆₀（CF₃）₂,C₆₀（CF₃）₄,C₆₀（CF₃）₆和C₆₀（CF₃）₁₀四种加成衍生物的几何结构分析可知：随着CF₃加成个数的增加,C₆₀中的C—C平均键长逐渐变大,笼子与CF₃之间连接键C_C60—C_CF3逐渐变大.对它们的电子结构分析可知,随着CF₃加成数目的增多,反应热几乎是线性增加.而C₆₀（CF₃）_n（n=2,4,6,10）分子的平均反应热在n=6处为极大值,说明C₆₀（CF₃）₆应该是最容易得到的加成产物.由Mulliken电荷可知,加成的CF₃个数越多,CF₃与笼子的相互作用也就越强,每个CF₃转移到笼子上电荷数也就越多.C₆₀（CF₃）_n的自旋聚居数分布表明它们均为闭壳层结构.最后,从CF₃对分子的前线轨道贡献可知,四种分子的得电子情况和失电子情况均发生在碳笼本身,并不随着CF₃个数的增加而发生明显的改变. 关键词： 60（CF₃）_n （n=2')" href="#">C₆₀（CF₃）_n （n=2 10） 几何结构和电子性质 密度泛函     

富勒烯C20分子器件的电子结构和传导特性

运用基于密度泛函理论和基于非平衡格林函数的第一性原理方法研究了富勒烯C₂₀分子及连接电极构成的C₂₀分子器件的电子结构及电子输运性质.构建了三个基于C₂₀分子的嵌入K和Si原子的电子输运系统,并得到了电子透射谱和分子轨道分布.分析了三种器件的电子结构和输运性质的产生原因,说明C₂₀分子器件的电子传导主要集中在外壳.在C₂₀分子空笼中嵌入K和Si原子后,其电子输运仍然主要集中于富勒烯C₂₀的外壳. 关键词： 20分子')" href="#">富勒烯C₂₀分子 电子结构 电子传导     

富勒烯C20四聚体的结构与性能研究

采用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函(B3LYP)方法, 在6-31 G基组水平上对C₂₀四聚体进行了几何参数全优化, 得到了基态构型, 并对其稳定性、电子结构、极化率和芳香性进行了计算研究. 结果表明: C₂₀碳笼以[2+2]加成方式结合形成C₂₀四聚体, 具有良好的热力学稳定性; C原子内部以sp²的方式杂化, C原子之间有少量电荷转移; C₂₀ 四聚体的IR和Raman光谱都有较多的振动峰; 随碳笼数的增加, C₂₀聚合物中原子间的成键相互作用随之增强; C₂₀四聚体具有芳香性.     

聚合型硼氢化物(BH3)n(n=1-3)的几何结构与光谱的研究

采用不同方法B3P86,B3LYP,MP2和LSDA,结合Dunning的相关一致基组cc-PVTZ,对聚合型硼氢化物(BH₃)_n(n=1-3)分子的可能几何构型进行优化计算,得出最稳定构型的几何参数、电子结构、振动频率和光谱等性质参数,并给出了最稳定结构的总能量(E_T),结合能(E_BT),平均结合能(E_av),电离势(E_IP),能隙(E_g),费米能级(E_F)等.结果表明:采用密度泛函DFT中的方法B3P86计算的能量最低,结构参数更接近文献值;三种硼氢化物分子基态都为1重态,电子态分别为¹A',¹A和¹A; BH₃分子的最稳定几何构型为平面三角形结构;B₂H₆为对称性乙烯式D_2h立体结构,H-B之间生成氢桥式三中心双电子键;B₃H₉为C_3ν立体结构,也生成氢桥式三中心双电子键,但三个氢桥三中心双电子键彼此隔离.最后分析了三种氢化物的红外和拉曼光谱、平均结合能、电离势、能隙和费米能级等特性,说明(BH₃)_n(n=1-3)三分子中B₂H₆最稳定,H-B桥键键长比端键更长,最强峰红外光谱强度最大. 关键词： 聚合型硼氢化物 几何构型 光谱     

FeS2多晶薄膜电子结构的实验研究

用磁控溅射方法制各纯Fe薄膜，并硫化合成FeS₂. 采用同步辐射X射线近边吸收谱与X射线光电子能谱研究了薄膜的电子结构. 结果表明，合成的FeS₂薄膜，在费米能级附近，有较强的Fe 3d态密度存在，同时，在价带谱中2—10eV处有强度较大的S 3p态密度存在；Fe的3d轨道在八面体配位场作用下分别为t_2g和e_g轨道，实验中由Fe的吸收谱计算得到两分裂能级之差为2.1eV;实验测得FeS₂价带结构中导带宽度约为2.4eV，导带上方仍存在第二能隙，其宽度约为2.8eV. 关键词： 磁控溅射 二硫化铁 X射线吸收近边结构 电子结构     

PbWO4电子结构的密度泛函计算

采用基于密度泛函理论的相对论性离散变分和嵌入团簇方法模拟计算了PbWO₄晶体的本征能级结构.发现价带主要由O2p轨道组成,含有部分W5d轨道;导带主要由W5d和O2p的轨道组成.发现导带底由Pb6p_1/2的狭窄能级占有.禁带宽度和价带宽度分别约为4.8和4eV.计算结果很好地解释了实验得到的反射谱,并从理论上分析了PbWO₄晶体蓝光的发光模型. 关键词： 密度泛函 电子结构 4')" href="#">PbWO₄     

α-Mg3Sb2的电子结构和力学性能

运用第一性原理研究了Mg-Sb合金中典型沉淀相α-Mg₃Sb₂的几何、电子结构和力学性能.结构优化得到的晶格常数和形成能与实验值符合很好.电子结构分析表明,具有半导体性质的α-Mg₃Sb₂带隙为0.303 eV,是间接带隙半导体.通过计算得到了α-Mg₃Sb₂的弹性常数,进而得到模量、泊松比等力学参数,对力学参数进行分析发现,α-Mg₃Sb₂有很好的延展性而塑性相对较差.通过对α-Mg₃Sb₂施加应变前后态密度的变化分析,发现对于六角结构的α-Mg₃Sb₂,与剪切模量相关的C₁₁+C₁₂,C₃₃/2和与体模量相关的C₁₁+C₁₂+2C₁₃+C₃₃/2对体积变化不保守,而（C₁₁-C₁₂）/4和C₄₄对体积变化保守. 关键词： 3Sb₂')" href="#">α-Mg₃Sb₂ 第一性原理 电子结构 力学性能     

C72,La2@C72几何结构和电子性质的计算研究

采用密度泛涵理论(density functional theory, DFT)中的广义梯度近似(generally gradient approximation, GGA)对富勒烯C₇₂和内掺金属La富勒烯La₂@C₇₂三种同分异构体的几何结构和电子结构进行研究.发现在C₇₂的三种同分异构体中，满足独立五边形规则(isolated-pentagon-rule，IPR)的C₇₂(D_{6d< 关键词： 72}')" href="#">C₇₂ 2@C₇₂')" href="#">La₂@C₇₂ 密度泛涵理论 几何结构 电子结构     

Pu(100)表面吸附CO2的密度泛函研究

采用广义梯度密度泛函理论的改进Perdew-Burke-Ernzerh方法结合周期性层晶模型,研究了CO₂分子在Pu（100）面上的吸附和解离.吸附能和几何构型的计算表明,CO₂以穴位C4O4构型吸附最为有利,吸附能为1.48 eV.布居分析和态密度分析表明,CO₂与Pu表面相互作用的本质主要是CO₂分子的杂化轨道2π_μ与Pu5f,Pu6d,Pu7s轨道通过强电子转移和弱重叠杂化的方式相互作用而生成了新的化学键.计算的CO₂→CO+O解离能垒为0.66 eV,解离吸附能为2.65 eV, 表明在一定热激活条件下CO₂分子倾向于发生解离性吸附.O₂,H₂,CO和CO₂在Pu （100）面吸附的比较分析表明,较低温度下的吸附强度顺序依次为O₂,CO,CO₂,H₂;较高温度下的吸附强度顺序依次为O₂,CO₂,CO,H₂. 关键词： 密度泛函理论 Pu （100） 2')" href="#">CO₂ 吸附和解离     

在C70固体/p-GaAs结构中的甚深深能级

发展了恒温电容瞬态数据处理方法，称新方法为恒温电容瞬态时间积谱(ICTTS).用ICT TS方法测量分析了C₇₀固体/p GaAs异质结的深能级，结果发现在C₇₀固体中存在两个很深的空穴陷阱，H C₁和H₂，它们的能级位置分别为Ev⁺⁰856eV和 Ev+1037eV. 关键词： 70')" href="#">C₇₀ 深能级 恒温电容瞬态     

AlxOy(x=1—2,y=1—3)分子几何结构与稳定性的DFT研究

用密度泛函理论(DFT)的B31yp方法在6-311++g^水平上对Al_xO_y(x=1—2,y=2—3)分子的几何构型、电子结构、振动频率等性质进行了理论研究. 通过对基态结构的几何参数分析发现，它们的基态结构趋于直线或平面结构. 对基态结构的绝热电离能讨论表明，金属铝原子数一定时，氧原子数从1增加到3，其气态分子越来越稳定，铝原子数少的分子体系更稳定. 系统给出了该系列分子基态的几何参数、电子结构、光谱性质. Al₂O₃的C_2V三重态是该分子的能量最低结构. 关键词： xO_y分子')" href="#">Al_xO_y分子 密度泛函理论 结构与稳定性     

MC20F20（M=Li，Na，Be和Mg）几何结构和电子性质的密度泛函计算研究

采用密度泛函理论（density functional theory, DFT）中的广义梯度近似（generalized gradient approximation, GGA）对MC₂₀F₂₀（M=Li,Na,Be和Mg）的几何结构和电子性质进行了计算研究.几何结构研发现：随着内掺原子序数的增加,金属原子M对C₂₀F₂₀中的C—C键的影响越来越大,而对C—F键的影响甚微.掺杂能计算表明：MC₂₀F₂₀的掺杂能均为负值,需要在一定的实验条件下才能被合成.内掺碱金属和碱土金属分别产生了两类截然不同的能隙和磁性.其中,内掺碱金属的能隙非常小,且带有1μ_B的净磁矩,表现出磁性;而内掺碱土金属的能隙比C₆₀的能隙还大,净自旋为0,表现出非磁性. 关键词： 富勒烯 几何结构 电子结构 密度泛函     

Mg、Na原子嵌入对富勒烯C32分子的电子结构与传输特性的影响

采用基于第一性原理的密度泛函理论（DFT）和非平衡格林函数（NEGF）方法对嵌入Na和Mg的富勒烯C₃₂分子Mg@C₃₂和Na@C₃₂连接面电极Au（1,1,1）所构成的分子器件进行了电子结构与传输特性的理论研究.得出了2个分子桥的电子结构、电子传输概率及伏安（Ⅰ-Ⅴ）特性.分析了影响电子结构与电子传输特性的因素.结果表明,金属Mg原子和Na原子的嵌入都大大增强了C₃₂分子的电子传输性能.     

La2与LanF（n＝1,2）分子的结构与势能函数

采用密度泛函理论确定La₂与La_n F（n=1,2）分子的电子与结构特性.应用最小二乘法拟合出La₂和LaF分子的Murrell-Sorbie势能函数,在此基础上推导出光谱数据和力常数.基态La₂F分子具有C_2v对称性的弯曲结构,电子态⁴A₂,结合能为7.89 eV.用多体项展式理论得出La₂ F的解析势能函数,其等值势能图准确再现了La₂ F分子的平衡结构.