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CC60-CCF3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.     

(ZnSe)n(n=1,2)团簇结构及ZnSe分子热力学性质的理论计算

用密度泛函B3LYP方法、6-311 G基组对(ZnSe)n(n=1,2)分子体系进行了理论研究,得到(ZnSe)n(n=1,2)分子体系的基态电子状态的平衡几何Re、谐振频率、偶极矩和离解能De及不同温度、压力下的热力学函数值;设用总能量中的电子和振动能量近似代表ZnSe分子处于固态时的能量,用总熵中的电子和振动熵近似代表ZnSe分子处于固态时的熵,进而计算了Zn与Se反应的ΔH0、ΔS0、ΔG0,并由此计算出不同温度的反应平衡常数Kp.结果表明:在298~1150 K温度范围内,Zn与Se反应的自由能值均为负,且随着温度的升高,ΔG0值负的越多,表明在这个温度范围内反应能自发发生,而且自发趋势随温度的升高逐渐增大;平衡常数逐渐减小,即反应进行程度随温度的升高逐渐减小;ZnSe分子材料的导电性随压力增大而增强.     

(CdSe)n(n=1,2)团簇性质及CdSe分子热力学性质的理论计算

用密度泛函B3LYP方法、有效核势(ECP)基组LanL2DZ对(CaSe)n(n=1,2)团簇进行了理论研究,得到(CaSe)n(n=1,2)分子体系可能存在的状态及各电子状态的平衡几何Re、谐振频率、偶极矩和离解能De、不同温度、压力下的热力学函数值;设用总能量中的电子和振动能量近似代表CdSe分子处于固态时的能量,用总熵中的电子和振动熵近似代表CdSe分子处于固态时的熵,进而计算了Cd与Se反应的△Hθ、△Sθ、△G,并由此计算出不同温度的反应平衡常数Kp结果表明:在298～1400K温度范围内,Cd与Se反应的自由能值均为负,且随着温度的升高,△Gθ值负的越多,表明在这个温度范围内反应能自发发生,而且自发趋势随温度的升高逐渐增大;平衡常数逐渐减小,即反应进行程度随温度的升高逐渐减小;CdSe分子材料的导电性随压力增大而增强.     

AlnCum (n=2-6, m=1-3)团簇的几何与电子结构

本文利用密度泛函理论研究了Al_nCu_m(n=2-6,m=1-3)团簇的几何结构、稳定性和电子结构.结合能、解离能以及最高占据轨道(HOMO)和最低未占据轨道(LUMO)之间的能隙的分析表明8和20价电子的Al₂Cu₂和Al₆Cu₂团簇具有较强的稳定性.通过对团簇的分子轨道和能级结构进行分析,结果表明8和20价电子的Al₂Cu₂和Al₆Cu₂团簇的分子轨道与凝胶模型预测的一致,可构成闭合壳层,表现出特别的稳定性.Cu原子定域的3d轨道位于团簇的分子轨道之间,但并未影响团簇分子轨道的分布.     

(HgSe)n(n=1~6)团簇结构和性质的密度泛函研究

本工作采用LANL2DZ赝势基组、B3LYP方法对(HgSe)n(n=1~6)团簇进行了结构优化、自然键原子轨道和频率计算,得到(HgSe)n(n=1~6)团簇基态的平衡几何结构、电子状态、垂直电离势、垂直电子亲和势、偶极矩、三个基本热力学函数等相关性质,并系统分析了该团簇的几何构型、原子的净电荷布局、前沿分子轨道特征。结果表明：基态稳定结构(HgSe)2为平面四边形,(HgSe)n(n=3~6)为笼状结构,且稳定顺序为(HgSe)5>(HgSe)4>(HgSe)6>(HgSe)2>HgSe>(HgSe)3,极性顺序为：(HgSe)4>HgSe>(HgSe)3>(HgSe)5>(HgSe)6>(HgSe)2,(HgSe)6、(HgSe)2分子空间结构的对称性较好。(HgSe)n(n=1~6)团簇各体系都有较好的电子供体及受体等活性部位,随着n增大轨道离域现象明显,利于电子的转移,导电性增强。     

外吸附CO过渡金属团簇Pd5(CO)n(n=1～6)的几何结构、电子性质、前线轨道和磁性的密度泛函计算研究

本文采用密度泛函理论中的广义梯度近似对过渡金属团簇Pd5(CO)n(n=1～6)的几何结构、电子性质、前线轨道和磁性进行计算研究,由结构优化可知:当CO分子的C原子吸附在面桥位时形成的单重态Pd5 CO结构热力学最稳定,和Zanti等人(Eur.J.Inorg.Chem.2009,3904)得到的结论一致.Pd5(CO)2和Pd5 (CO)2最稳定结构中,第二个和第三个CO分子都吸附在边桥位,而第一个CO分子吸附在面桥位.但是对于最稳定的Pd5 (CO)n(n=4,5,6),所有的CO分子都位于边桥位,从吸附能的角度看,Pd5(CO)2应该是最容易得到的吸附产物.由能隙可知:Pd5 (CO)n(n=1～6)的动力学稳定性相比较Pd5有所增加,但是并不会随着CO分子数目的增加而呈现递增或者递减的规律,其中Pd5 (CO)3具有最好的动力学稳定性.CO在Pd5上发生非解离性化学吸附,CO健的强度变化逐渐变小.CO对HOMO和LUMO贡献很小,使得HOMO和LOMO的成分发生一定的改变.由VIP和VEA计算可知:随着CO数目的增加,Pd5(CO)n(n=1～6)的失电子能力逐渐降低,而得电子能力逐渐增强.Pd5具有2μB的磁矩,但是Pd5 (CO)n(n=1～6)的磁性完全淬灭.     

(HgSe)_n(n=1～6)团簇结构和性质的密度泛函研究

本工作采用LANL2DZ赝势基组、B3LYP方法对(HgSe)n(n=1~6)团簇进行了结构优化、自然键原子轨道和频率计算,得到(HgSe)n(n=1~6)团簇基态的平衡几何结构、电子状态、垂直电离势、垂直电子亲和势、偶极矩、三个基本热力学函数等相关性质,并系统分析了该团簇的几何构型、原子净电荷布局、前沿分子轨道特征.结果表明:基态稳定结构(HgSe)2为平面四边形,(HgSe)n(n=3~6)为笼状结构,且稳定顺序为(HgSe)5(HgSe)4(HgSe)6(HgSe)2HgSe(HgSe)3,极性顺序为:(HgSe)4HgSe(HgSe)3(HgSe)5(HgSe)6(HgSe)2,(HgSe)6和(HgSe)2分子空间结构的对称性较好.(HgSe)n(n=1~6)团簇各体系都有较好的电子供体及受体等活性部位,随着n增大轨道离域现象明显,利于电子的转移,导电性增强.     

SiH4…Y(Y=He,Ne,Ar,Kr)体系中的分子间弱相互作用

在MP2/aug-cc-pvtz水平上对SiH4…Y(Y=He,Ne,Ar,Kr)复合物势能面上的4个构型进行优化,探讨了SiH4…Y(Y=Ar,Kr)复合物体系中的蓝移氢键结构和电子性质.含基组重叠误差(BSSE)校正的分子间相互作用能的相对大小可以判断复合物的相对稳定性递增顺序为:SiH4…He→SiH4…Ne→SiH4 …Ar≈SiH4…Kr.且SiH4与Y(Y=He,Ne)体系之间的相互作用可归属为van der Waals力,而SiH4与Y(Y=Ar,Kr)之间的相互作用属弱氢键.NBO及电子行为分显示,SiH4…Y(Y=Ar,Kr)氢键复合物是一种非静电性质的弱氢键作用.另外,对各复合物中相关键鞍点处的电子密度拓扑性质分析也表明复合物中均存在非静电性质的分子间弱相互作用.     

(TiZr)n(n=1～7)团簇的几何构型与性质的密度泛函研究

采用密度泛函DFT中的B3LYP方法,选择LANL2DZ基组,对(TiZr)x(n=1～7)团簇的各种可能构型进行了优化,得到了各团簇的最稳定结构,并对最稳定结构的几何结构、IR光谱、成键特性和稳定性等进行了理论分析.结果表明:(TiZr)n(n=2～7)团簇易形成笼状结构,Ti原子易于得到电子,而Zr原子易于失去电子;体系随着原子数的增多,自由度增加,IR光谱表现出宽带谱特征;定域化轨道标识函数图揭示了(TiZr)n(n=1～7)基态团簇原子间多为金属键作用,在特定结构下有共价键成分出现;随着原子数增加,(TiZr)n(n=1～7)团簇带隙减小,金属性增强;(TiZr)1和(TiZr)3团簇具有相对较高的动力学稳定性.     

外吸附CO过渡金属团簇Pd5(CO)n(n=1 to 6)的几何结构、电子性质、前线轨道和磁性的密度泛函计算研究

本文采用密度泛函理论中的广义梯度近似对过渡金属团簇Pd5(CO)n(n=1 to 6)的几何结构、电子性质、前线轨道和磁性进行计算研究，由结构优化可知：当CO分子的C原子吸附在面桥位时形成的单重态Pd5CO结构热力学最稳定，和Zanti等人（Eur. J. Inorg. Chem. 2009, 3904）得到的结论一致。Pd5(CO)2和Pd5(CO)3最稳定结构中，第二个和第三个CO分子都吸附在边桥位，而第一个CO分子吸附在面桥位。但是对于最稳定的Pd5(CO)n(n=4,5,6), 所有的CO分子都位于边桥位。从吸附能的角度看，Pd5(CO)2应该是最容易得到的吸附产物。由能隙可知：Pd5(CO)n(n=1 to 6)的动力学稳定性相比较Pd5有所增加，但是并不会随着CO分子数目的增加而呈现递增或者递减的规律，其中Pd5(CO)3具有最好的动力学稳定性。CO在Pd5上发生非解离性化学吸附，CO健的强度变化逐渐变小。CO对HOMO和LUMO贡献很小，使得HOMO和LOMO的成分发生一定的改变。由VIP和VEA计算可知：随着CO数目的增加，Pd5(CO)n(n=1 to 6)的失电子能力逐渐降低，而得电子能力逐渐增强。Pd5具有2μB的磁矩，但是Pd5(CO)n(n=1 to 6)的磁性完全淬灭。     

(n, α) Reactions on light nuclei atE n =13.9 MeV

The reactions¹⁴N (n, α)¹¹B and¹⁰B(n, α)⁷Li were studied with 13.9 MeV neutrons using a counter telescope. Differential cross sections were measured for the transitions to the ground states and to some excited states. The results provide evidence for a strong contribution from a direct reaction mechanism. Systematics of integrated cross sections for the ground state transitions of all known (n, α) reactions on light nuclei with 14 MeV neutrons is also given.     

Raman scattering studies of (GaP)n/(InP)n (n = 1, 1.7, 2) short‐period superlattice structures

We report Raman scattering from (GaP)_n/(InP)_n (n = 1, 1.7, 2) short‐period superlattice (SPS) structures to study the effect of lateral composition modulation (LCM) on the behavior of optical phonons. Cross‐sectional transmission electron microscope images revealed that LCM was formed with complex pattern in the n = 1.7 and n = 2 samples grown at 490 °C. Interestingly, both the InP‐ and the GaP‐like longitudinal optical (LO) phonon energies increased systematically as the number of monolayers was increased from n = 1 to n = 2. A significant broadening of the phonon line shapes was also observed for the n = 1.7 and n = 2 samples. In contrast, for samples grown at 425 °C, both the increase of the LO phonon energies and the broadening of the phonon line shapes were observed only when n = 1.7. Our results demonstrate that the optical phonons in the (GaP)_n/(InP)_n SPS structures are significantly affected in the occurrence of LCM related to the growth temperature and the number of monolayers.Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

Study of (Al2O3)n(Ox) clusters with n = 16 and x = 0, 1, 2 from first principles calculations

The ionic and electronic structure of (Al₂O₃)_n(O_x) clusters with n 16 and x = 0, 1, 2 is studied by means of first principles density functional calculations, norm-conserving pseudopotentials and a numerical atomic basis set. The equilibrium geometries have been determined by total energy minimization, starting with several initial geometries for each cluster size. The trends obtained for the atomic arrangements (structural isomers, coordination numbers, disordered versus ordered structures, etc.) and the electronic properties (binding energies, Homo-Lumo gap and dipole moments) are discussed. For most of the oxidized clusters studied here we find that the Homo-Lumo gap and the magnitude of dipole moment of isomeric species can vary drastically.     

(CoMn)n(n=1~5)合金团簇的结构和磁性

采用密度泛函理论中的局域自旋密度近似和广义梯度近似对(CoMn)n(n=1～5)团簇的几何构型进行优化、能量、频率和磁性计算,确定了团簇的基态,对其基态的磁性和电子结构进行了系统研究,并与相对应的一元团簇进行了结构和磁性比较.研究表明,两种方法确定的基态构型基本一致,当n=1～4时,等比CoMn二元合金团簇的几何形状仍与一元团簇相同;(CoMn)3和(CoMn)4团簇出现了磁性双稳态,显示铁磁性和反铁磁性耦合;二元CoMn合金团簇中Co、Mn原子磁性仍能保持一元Co、Mn团簇基态的磁性.     

An experimental and quantum-chemical study of the Raman spectra and rotational isomerism of thiophosphites (RS) n PCl3 − n (R = Me, Et; n = 1, 2)

The Raman spectra of different conformations of CH₃SPCl₂, C₂H₅SPCl₂, and (C₂H₅S)₂PCl are studied within the framework of the density functional theory (B3LYP/6-31G* and B3LYP/6-31+G*) using the method of scaling of force fields. Comparison of the calculated and experimental spectra makes it possible to interpret the latter and to establish the existence of trans and gauche conformers of these molecules, which are formed due to internal rotation about the P-S and S-C bonds. This comparison also shows that, for the prediction of the degrees of depolarization of Raman lines to be correct, it is necessary to introduce diffuse functions into the basis set.     

Mon(n=2-13)和MonC(n=1-12)团簇的几何结构和电子结构

结合遗传算法和CALYPSO软件，采用密度泛函理论，对Mo_n(n=2-13)及Mo_nC(n=1-12)团簇基态的几何结构与电子结构展开详细研究.通过计算其基态结构的平均键长、平均结合能、二阶差分能、分裂能和前线轨道能级，对基态结构的稳定性随总原子数变化的关系展开了研究.计算结果表明，Mo_n团簇基态结构的稳定性可通过掺杂单个C原子而提高.综合团簇的二阶差分能、分裂能可知，n=6,9时Mo_n团簇的稳定性较高，n=4,7,10时Mo_nC团簇的稳定性较高.