Rhn,Ptn(n=2～20)团簇基态结构的遗传算法研究

用遗传算法结合Gupta紧束缚模型势研究了Rhn, Ptn(n=2～20)团簇的最低能量结构.当n≤13时,两种团簇具有相似的几何结构,都从密堆积结构向二十面体结构演化;当n＞13时,铑团簇的基态结构倾向于有序结构,而铂团簇的基态结构则倾向于无序结构.Rhn, Ptn(n=2～20)团簇中每个原子的平均束缚能和配位数随团簇尺寸的增加而增大.能量的二阶差分给出Rhn, Ptn(n=2～20)团簇的幻数是4,6,13,15.     

Irn(n=2-25)团簇基态结构的遗传算法研究

用遗传算法结合Gupta紧束缚模型势研究了Irn(n=2-25)团簇的基态结构.分析了Irn(n=2-25)团簇的基态结构随团簇尺寸的变化规律.计算结果表明,Irn(n=2-25)团簇的每个原子的平均束缚能和平均第一近邻随团簇尺寸的增加而增大,以总束缚能的二阶差分为判据,Irn(n=2-25)团簇的幻数是4、7、9、13、15、19、23.     

Rhn、Con(n=3～56)团簇的结构特性研究

采用半经验的Gupta多体势结合遗传算法对Rhn、Con(n=3~56)团簇的基态结构特性进行了系统的研究.除在n=18~40尺寸范围内有少数团簇的构型不同,两种团簇具有相似的几何结构.在Rhn、Con(n=3~56)团簇的生长中,存在类Ih构型与类fcc构型之间的竞争,对于n≤24,两种团簇都从紧致密堆积结构过渡为类二十面体构型,Rh38及Co38为具有Oh对称性的类fcc构型,从n=39开始,铑团簇和钴团簇都呈现出明显的Ih生长模式.两种团簇的平均束缚能随原子数目的增加而增大,且在所研究的尺寸范围内铑团簇的平均结合能高于钴团簇.Rhn、Con(n=3~56)团簇具有相同的幻数序列:n=13,19,23,38,55.     

密度泛函理论研究Rh_n(n=2-5)团簇与部分小分子体系的相互作用

采用密度泛函理论系统计算研究了Rh_n(n=2-5)团簇吸附小分子(H_2、O_2、N_2、NO、CO、NO_2、CO_2)体系的基态几何结构和电子结构特性.结果表明:N_2、NO、CO和CO_2在Rhn表面以物理吸附的形式存在,H_2和NO_2在Rhn表面发生化学吸附,O_2在Rhn表面的吸附与Rh团簇所含原子数目的奇偶性密切相关:O_2在含奇数原子铑团簇表面发生化学吸附、在含偶数原子铑团簇表面发生物理吸附;对于各小分子在Rhn表面的物理吸附而言,吸附能强弱顺序为NO(CO≈NO_2≈O_2)(CO_2≈N_2)H_2.     

RhnBe(n=1-7)团簇结构和磁性的密度泛函研究

用密度泛函理论中的广义梯度近似方法研究了RhnBe(n=1~7)团簇的结构和磁性。结果表明：在Rhn团簇上附加一个Be原子后,对Rhn团簇的结构影响不大,与Be原子相配位的Rh原子间的键长发生了不同程度的增大。RhnBe 与Rhn团簇的稳定性变化趋势相一致,但RhnBe团簇更加稳定。Be原子均失去电子,磁矩相对较小。与Be原子相配位的Rh原子均是电子受体。团簇磁矩主要来自Rh原子的贡献;若Be原子呈正磁矩,则RhnBe团簇的总磁矩大于Rhn团簇的磁矩,反之则小于Rhn团簇的磁矩。     

Morse团簇M_n(n=2-100)基态结构特性的模拟淬火算法研究

本文基于Morse两体势函数采用微正则系综分子动力学模拟淬火方法求解了Morse团簇M_n(n=2-100)的基态几何结构和能量.计算结果准确重复了剑桥数据库中已给出的M_n(n=5-80)团簇的最低能量值,体现出基于微正则系综的分子动力学模拟淬火方法在寻找团簇基态结构上的有效性.通过分析Morse团簇的平均束缚能、二阶差分能和一阶差分能、平均最近邻原子间距及平均配位数,得到n=13,19,23,26,39,46,55,71为团簇幻数数列,发现相较平均配位数的影响、团簇平均最近邻原子间距对Morse团簇基态结构的稳定性基本不产生作用.     

密度泛函理论研究Rhn(n=2-5)团簇与部分小分子体系的相互作用

采用密度泛函理论系统计算研究了Rhn（n=2-5）团簇吸附小分子（H2、O2、N2、NO、CO、NO2、CO2）体系的基态几何结构和电子结构特性。结果表明：N2、NO、CO和CO2在Rhn表面以物理吸附的形式存在,H2和NO2在Rhn表面发生化学吸附,O2在Rhn表面的吸附与Rh团簇所含原子数目的奇偶性密切相关：O2在含奇数原子铑团簇表面发生化学吸附、在含偶数原子铑团簇表面发生物理吸附;对于各小分子在Rhn表面的物理吸附而言,吸附能强弱顺序为NO>(CO≈NO2≈O2)>(CO2≈N2)>H2。     

密度泛函理论对PbnS(n=1-13)团簇结构和电子性质的研究

利用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)对PbnS(n=1～13)团簇进行几何结构优化,并对能量和频率进行计算,得到了PbnS(n=1～13)团簇的基态结构和稳定结构.计算结果表明:PbnS团簇的平均结合能比Pbn团簇的平均结合能要大,且n=4和10为PbnS团簇的幻数.在PbnS团簇中,电荷都是从Pb原子向S原子转移且以共价键和离子键共存.     

RuSin（n=1～6）团簇的结构、稳定性和电子性质的密度泛函研究

运用杂化密度泛函理论方法在(U)B3LYP/LanL2DZ水平研究了RuSin(n=1~6)团簇体系的稳定结构及电子性质．结果发现：RuSin(n=1~6)团簇基本保持了纯硅团簇的框架.对原子平均束缚能和分裂能的计算表明,RuSi6团簇是RuSin(n=1~6)团簇中热力学稳定性最强的.对自然电荷分布的研究结果发现,RuSin(n=2,4～6)团簇的最低能结构出现电荷反转现象. HOMO-LUMO能隙的研究结果表明掺入钌原子后团簇的化学活性增强了,且RuSi的化学活性是RuSin(n=1~6)团簇最强的。通过对团簇磁矩的研究发现,RuSi和RuSi3团簇具有了磁性,其余团簇的总磁矩为零,且RuSin(n=1～6)团簇中各原子对团簇总磁矩的贡献不同.     

Morse团簇Mn（n=2-100）基态结构特性的模拟淬火算法研究

本文基于Morse两体势函数采用微正则系综分子动力学模拟淬火方法求解了Morse团簇Mn（n=2~100）的基态几何结构和能量．计算结果准确重复了剑桥数据库中已给出的Mn(n=5~80)团簇的最低能量值,体现出基于微正则系综的分子动力学模拟淬火方法在寻找团簇基态结构上的有效性．通过分析Morse团簇的平均束缚能、二阶差分能和一阶差分能、平均最近邻原子间距及平均配位数,得到n=13,19,23,26,39,46,55,71为团簇幻数数列,发现相较平均配位数的影响、团簇平均最近邻原子间距对Morse团簇基态结构的稳定性基本不产生作用．     

Nin(n=2～20)团簇的结构

使用经验势和遗传算法(Genetic Algorithm),得到了Nin(n=2～20)团簇的平衡结构和束缚能.对于小的团簇(Ni2～Ni6),所得到的结果与基于第一性原理密度泛函的计算相一致.结果表明,团簇的结构不同于块体且随尺度发生引人注日的变化.每原子平均束缚能Eb随尺度单调增长.根据过渡金属团簇表面原子配位数与电离势(IP)的一个解析表达式计算所得的电离势与实验结果基本一致.由基态能量对分裂途径(Fragmentation Channels)的分析表明,失去二聚体(Dimer)在能量上是优先的.同时将计算所得的结构与Nin团簇吸收N2的实验所推得的结构进行了比较.     

RuSi_n(n=1～6)团簇的结构、稳定性和电子性质的密度泛函研究

运用杂化密度泛函理论方法在(U)B3LYP/Lan L2DZ水平研究了Ru Sin(n=1~6)团簇体系的稳定结构及电子性质.结果发现:Ru Sin(n=1~6)团簇基本保持了纯硅团簇的框架.对原子平均束缚能和分裂能的计算表明,Ru Si6团簇是Ru Sin(n=1~6)团簇中热力学稳定性最强的.对自然电荷分布的研究结果发现,Ru Sin(n=2,4~6)团簇的最低能结构出现电荷反转现象.HOMO-LUMO能隙的研究结果表明掺入钌原子后团簇的化学活性增强了,且Ru Si的化学活性是Ru Sin(n=1~6)团簇最强的.通过对团簇磁矩的研究发现,Ru Si和Ru Si3团簇具有了磁性,其余团簇的总磁矩为零,且Ru Sin(n=1~6)团簇中各原子对团簇总磁矩的贡献不同.     

Nb_2Si_n~-(n=1～6)团簇的几何构型、电子性质和磁性的理论研究

运用密度泛函方法在(U)B3LYP/LanL2DZ水平上研究了Nb2Sin-(n=1~6)团簇的几何结构和电子性质.结果发现Nb2Sin-(n=1~6)团簇只是在相应的Nb2Sin团簇的结构基础上发生了微小畸变.其中Nb2Si-6团簇结构变化较为严重.对平均束缚能和分裂能的研究发现,Nb2Sin-(n=1~6)团簇的平均束缚能和分裂能均明显高于相应的Nb2Sin团簇,表明增加一个电子可以提高Nb2Sin(n=1~6)团簇的稳定性.通过对最低能构型的分裂能的研究发现,Nb2Si-3团簇和Nb2Si3团簇分别是Nb2Sin-和Nb2Sin(n=1~6)团簇中所有最低能构型中最稳定的.对电荷自然布局的研究发现,在Nb2Sin-(n=1~6)团簇中出现了电子反转.而对于Nb2Sin(n=1~6)团簇,当n=4~6时出现电子反转现象,n=1~2时电子转移符合常规.对HOMO-LUMO能隙的研究结果表明,除了n=1,6外,其余Nb2Sin-(n=2~5)团簇最低能结构的HOMO-LUMO能隙均小于相应的Nb2Sin团簇,说明在这些团簇中增加一个电子增强了团簇的化学活性,但是当n=1、6时增加一个电子,该团簇的化学活性反而降低了.对于Nb2Sin-(n=1~6)团簇来讲,Nb2Si-2和Nb2Si-5团簇分别成为Nb2Sin-(n=1~6)团簇中化学稳定性最强和化学活性最强的.且Nb2Sin-(n=1~6)团簇呈现半导体属性.对磁矩的研究结果表明,Nb2Sin-(n=1~6)团簇的最低能结构的总磁矩均为1.00μB,两个Nb原子的局域磁矩方向,除了Nb2Si5-团簇有一个铌原子与总磁矩相反外,其余均与总磁矩方向相同.说明各团簇中两个铌原子和硅原子对磁矩的贡献不同,方向也不完全相同.     

(CuAu3)n和(Cu3Au)n(n=1～15)团簇基态能量和结构的MOnte Carlo模拟研究

本文采用Monte Carlo方法和Gupta势函数对(CuAu3)n和(Cu3Au)n团簇的基态能量和结构进行了模拟研究,通过计算平均结合能、结合能的一阶差分和二阶差分,分析了团簇的稳定性.结果表明:(Cu3Au)n和(CuAu3)n团簇都为立体结构,都是以二十面体为基础形成的;(Cu3Au)n和(CuAu3)n团簇结构中金原子都有位于团簇表面的倾向;这两类团簇结构的区别在于:在(Cu3Au)n团簇中,铜一金原子混合程度高;而(CuAu3)n团簇中,形成金原子位于表层,铜原子位于中心的层状结构;且当n=3、5、7、9时,(Cu3Au)n和(CuAu3)n团簇在各自的序列中相对稳定性较邻近团簇高,特别是n=7的团簇,相对稳定性最高.     

密度泛函理论对PbnS(n=1-13)团簇结构和电子性质的研究

利用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)对PbnS(n=1-13)团簇进行几何结构优化,并对能量和频率进行计算,得到了PbnS(n=1-13)团簇的基态结构和稳定结构。计算结果表明：PbnS团簇的平均结合能比Pbn团簇的平均结合能要大,且n=4和10为PbnS团簇的幻数。在PbnS团簇中,电荷都是从Pb原子向S原子转移且以共价键和离子键共存。     

Nb2Sin-(n=1-6) 团簇的几何构型、电子性质和磁性的理论研究

运用密度泛函方法在(U)B3LYP/LanL2DZ水平上研究了 (n=1～6)团簇的几何结构和电子性质．结果发现 (n=1～6)团簇只是在相应的Nb2Sin团簇的结构基础上发生了微小畸变．其中 团簇结构变化较为严重．对平均束缚能和分裂能的研究发现, 团簇的平均束缚能和分裂能均明显高于相应的Nb2Sin团簇,表明增加一个电子可以提高Nb2Sin(n=1～6)团簇的稳定性．通过对最低能构型的分裂能的研究发现, 团簇和Nb2Si3团簇分别是 和Nb2Sin(n=1～6)团簇中所有最低能构型中最稳定的．对电荷自然布局的研究发现,在 团簇中出现了电子反转．而对于Nb2Sin(n=1～6)团簇,当n=4～6时出现电子反转现象, n=1～2时电子转移符合常规． 对HOMO-LUMO能隙的研究结果表明,除了n=1,6外,其余 (n=2～5)团簇最低能结构的HOMO-LUMO 能隙均小于相应的Nb2Sin团簇,说明在这些团簇中增加一个电子增强了团簇的化学活性,但是当n=1、6时增加一个电子,该团簇的化学活性反而降低了．对于 (n=1～6)团簇来讲, 和 团簇分别成为 (n=1～6)团簇中化学稳定性最强和化学活性最强的．且 (n=1~6)团簇呈现半导体属性．对磁矩的研究结果表明, (n=1～6) 团簇的最低能结构的总磁矩均为1.00μB,两个Nb原子的局域磁矩方向,除了 团簇有一个铌原子与总磁矩相反外,其余均与总磁矩方向相同．说明各团簇中两个铌原子和硅原子对磁矩的贡献不同,方向也不完全相同．     

RhnAl(n=1-6)团簇结构和磁性的研究

用密度泛函理论中的广义梯度近似方法研究了RhnAl(n=1~6)团簇的结构和磁性。结果表明：Rhn-1Al和Rhn (n=2~7)团簇结构是相似的,结合能随团簇尺寸变化趋势一致,原子间的s,p,d轨道杂化使得RhnAl团簇更加稳定。几乎所有Rh原子都是电子受体,Al-Rh键长越小,Rh原子得电子就越多。团簇磁矩主要来自Rh原子的贡献,Rh原子的4d轨道磁矩是Rh原子磁矩的主要部分。Al原子失去的电子越多,则其磁矩就相对越小。     

Co-Ag与Co-Au合金团簇核层结构模拟

钴基二元合金团簇具有特殊催化和电磁性能已成为研究的热点.探究Co-Ag与Co-Au团簇稳定结构是研究其性质的重要步骤.运用基于内核构建的自适应免疫优化算法对大尺寸Co_(55)Ag_n、Co_(55)Au_n(n=1-55, 60, 70, 80, 92)团簇结构进行优化.基于紧束缚势二阶矩近似的多体Gupta势函数被用于描述合金团簇原子间相互作用.计算结果显示Co_(55)Ag_n、Co_(55)Au_n(n=1-55, 60)最稳定结构的主要构型为Mackay二十面体.原子分布分析显示Co原子位于内层,而Ag、Au原子均趋于分布在外层,呈现出核层状态.对于大尺寸Co_(55)Ag_n、Co_(55)Au_n(n=80, 92)团簇,Co-Ag团簇采取无定形结构,而Co-Au团簇为规则的二十面体结构.     

Ni_n(n=2～20)团簇的结构

使用经验势和遗传算法 (GeneticAlgorithm) ,得到了Nin(n =2～ 2 0 )团簇的平衡结构和束缚能。对于小的团簇 (Ni2 ～Ni6) ,所得到的结果与基于第一性原理密度泛函的计算相一致。结果表明 ,团簇的结构不同于块体且随尺度发生引人注日的变化。每原子平均束缚能Eb 随尺度单调增长。根据过渡金属团簇表面原子配位数与电离势 (IP)的一个解析表达式计算所得的电离势与实验结果基本一致。由基态能量对分裂途径(FragmentationChannels)的分析表明 ,失去二聚体 (Dimer)在能量上是优先的。同时将计算所得的结构与Nin团簇吸收N2 的实验所推得的结构进行了比较     

第一性原理对Co_mAg_n(m+n=13)团簇的几何结构和性质的研究

本文利用第一性原理的广义梯度近似(GGA)对Co_mAg_n(m+n=13)团簇进行了研究,在几何优化计算的基础上,分析了Co_mAg_n(m+n=13)团簇的束缚能、能隙和磁性.结果表明:Co_mAg_n(m+n=13)团簇束缚能的二阶能量差分在m=6,8,10,12时出现峰值,说明Co6Ag7,Co8Ag5,Co10Ag3,Co12Ag1团簇相对稳定;能隙的研究说明Co6Ag7团簇较其他团簇有较高的化学稳定性;在Co_mAg_n(m+n=13)团簇中增加Co原子数目有助于磁性的增强.