Al_nCl(n=2-14)团簇结构与电子性质的理论研究

运用卡里普索(CALYPSO)结构预测方法,在杂化密度泛函B3LYP/6-311G+(d)基组水平上,对Al_nCl(n=2-14)团簇的几何结构与电子性质进行优化计算,并讨论了团簇的平均结合能、能隙、二阶能量差分、电离能、亲和能以及电子自然布居和极化率.研究结果表明:Al_nCl(n=2-14)团簇的基态构型由简单平面几何结构向立体结构演化,形成Cl原子戴帽Al_n-1Cl团簇结构;Cl原子的掺杂增大了Al_n团簇的平均结合能;二阶能量差分、能隙、电离能、亲和能的变化表明Al_7Cl是幻数团簇结构;团簇中的电荷总是由Al_原子向Cl原子转移,原子之间的成键作用随着团簇尺寸的增大而增强.     

Al_nCl(n=2～14)团簇结构与光谱性质的密度泛函理论研究

在卡里普索(CALYPSO)结构预测方法的基础上,运用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP,在6-311G+(d)基组水平上,对AlnCl(n=2~14)团簇进行了几何构型优化与电子性质计算。同时,讨论了AlnCl(n=2~14)团簇的平均结合能、能级间隙、二阶能量差分、解离能等性质随着团簇尺寸的演化规律以及红外、拉曼光谱的性质。研究结果表明AlnCl(n=2~14)团簇基态结构由平面结构向三维立体结构演化,形成Cl原子戴帽的Aln-1Cl团簇基态结构,Al7Cl是团簇的幻数结构,AlnCl(n=2~14)团簇的红外振动峰在高频段上只有一个较强的振动峰,而拉曼活性谱图显示,拉曼强振动峰个数较多,并且在中低频段内活性较高。     

第一性原理对SinMg(n=1-12)团簇结构、稳定性与电子性质的研究

运用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法,在6-311G基组水平上对 团簇进行了构型优化、频率分析与电子性质计算.同时讨论了团簇的平均结合能、能级间隙、二阶能量差分、自然电子布居、极化率.研究结果表明： 团簇的基态绝大多数为立体结构. 时,体系的基态为自旋三重度, 时,则为单重态.镁原子的掺入使得主团簇的电子性质发生了明显的变化,掺杂使体系的平均结合能降低,能隙减小,化学硬度减小,电子亲和能增大.电子总是从 原子向 原子转移.团簇中原子之间的成键相互作用随n的增大 而增强,团簇的电子结构随n的增大而趋于紧凑.     

第一性原理对Si_nMg(n=1～12)团簇结构、稳定性与电子性质的研究

运用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法,在6-311G基组水平上对SinMg(n=1～12)团簇进行了构型优化、频率分析与电子性质计算.同时讨论了团簇的平均结合能、能级间隙、二阶能量差分、自然电子布居、极化率.研究结果表明:SinMg(n=1～12)团簇的基态绝大多数为立体结构.n=1时,体系的基态为自旋三重度,n≥2时,则为单重态.镁原子的掺入使得主团簇的电子性质发生了明显的变化,掺杂使体系的平均结合能降低,能隙减小,化学硬度减小,电子亲和能增大.电子总是从Mg原子向Si原子转移.团簇中原子之间的成键相互作用随n的增大而增强,团簇的电子结构随n的增大而趋于紧凑.     

Co_2B_n(n=1-8)团簇几何结构的密度泛函理论研究

受到小型环状和管状的双金属掺杂硼团簇的启发,采用密度泛函理论,在B3LYP/6-311+G(d)水平下对Co_2B_n(n=1-8)团簇的几何结构、相关稳定性、电子性质和磁性进行了的研究.研究结果表明:当n≤5时,团簇的最低能量结构为平面结构.当6≤n≤8时,团簇的最低能量结构为立体结构.对团簇的平均原子结合能、二阶差分能量、HOMO-LUMO能隙、垂直电子亲和能、垂直电离能和化学硬度分析结果表明,Co2B_7具有幻数特征.对Co_2B_n(n=1-8)团簇的总磁矩计算表明其和团簇的自旋态有很强的关系,而且团簇的总磁矩主要由钴原子的3d轨道所贡献.     

Pt_nAl(n=1—8)小团簇的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法,在BPW91/LANL2DZ水平下详细研究了Pt n Al(n=1—8)团簇的几何结构、稳定性和电子性质.同时,分析了团簇的结构演化规律、平均结合能、二阶能量差分、能隙、磁性、Mulliken电荷和电极化率.结果表明:除Pt2Al外,所有Pt n Al(n=1—8)团簇的基态几何结构都可以用Al原子替换Pt n+1基态构型中的Pt原子得到,且Al原子位于较高的配位点上.二阶能量差分、能隙的分析结果表明,PtAl和Pt4Al团簇相对其他团簇具有较高的稳定性.Mulliken电荷分析表明,Al原子所带的电荷转移到Pt原子上,Al原子是电荷的捐赠者.磁性的分析说明,单个Al原子的加入对Pt n团簇的平均每原子磁矩随尺寸的变化趋势没有影响,但总体上降低了Pt n团簇的平均磁矩.极化率的研究表明,富Pt团簇的非线形光学效应强,容易被外场极化.     

Al_2Be_N(N=1-12)团簇最低能量结构的稳定性和电子特性的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-311G水平上对Al2Ben(N=1～12)团簇的各种可能构型进行几何结构优化和频率分析,得到了团簇的最低能量结构.并对Al-Be最近邻键长,平均结合能,二阶能量差分,能隙和Al原子的电子位形进行了讨论.结果表明:Al原子掺杂对纯Be团簇结构影响不大:Al-Be最近邻键长和团簇的平均结合能随N的增加表现出了不同的变化趋势;Al原子的化合价出现了由一价到三价的变化;N=7是团簇的幻数.     

Mg_n~-,AlMg_(n-1)(n=2～13)团簇结构和电子性质的密度泛函理论研究

本文从第一性原理出发,利用密度泛函理论的B3PW91方法,在6-311G水平上对Mg-n,AlMgn-1(n=2～13)团簇进行了几何结构优化和频率分析,并对团簇的平均结合能,二阶能量差分,劈裂能等进行了计算.结果表明:与Mgn团簇相比,带负电Mg-n团簇的最低能量结构整体(除n=6,8,11)变化不大.Al原子的掺杂对Mgn(n=2～13)团簇的最低能量结构没有太大影响,Mgn,AlMgn-1团簇有类似的结构生长方式.带一个负电和掺杂一个Al原子均能使Mgn团簇的平均结合能增大,稳定性增强.并发现Mg-n(n=2～13)团簇在n=4,9时比较稳定,在n=11时稳定性较差,与实验结果一致;而等电子的AlMgn-1团簇在n=4,7,9时比较稳定.     

Cu_n(n=2~20)团簇的稳定性和电子性质的密度泛函研究

采用密度泛函理论中的PW91/DNP方法研究了Cun(n=2~20)团簇的稳定性和电子性质.结果表明:在n=2~8区间,平均结合能曲线几乎呈现线性增长;在n=9~20区间,平均结合能曲线相对较平缓.Cun(n=4,7,8,17)团簇相对较稳定.Cun(n=2,4,8,13,19)团簇的能隙值相对较大,化学活性较弱.在n=2~20区间,垂直电离能略微大于绝热电离能,绝热亲和能略微大于垂直亲和能.在n=2~9区间,电离能曲线呈现出显著的奇—偶振荡效应,即n为偶数团簇的电离能比临近奇数团簇的要大;亲和能曲线呈现出同电离能曲线相反的奇—偶振荡效应.     

Cun(n=2-20)团簇的稳定性和电子性质的密度泛函研究

采用密度泛函理论中的PW91/DNP方法研究了Cun(n=2~20)团簇的稳定性和电子性质。结果表明：在n=2~8区间,平均结合能曲线几乎呈现线性增长;在n=9~20区间,平均结合能曲线相对较平缓。Cun(n=4, 7, 8, 17)团簇相对较稳定。Cun(n=2, 4, 8, 13, 19)团簇的能隙值相对较大,化学活性较弱。在n=2~20区间,垂直电离能略微大于绝热电离能, 绝热亲和能略微大于垂直亲和能。在n=2~9区间,电离能曲线呈现出显著的奇—偶振荡效应,即n为偶数团簇的电离能比临近奇数团簇的要大;亲和能曲线呈现出同电离能曲线相反的奇—偶振荡效应。     

密度泛函理论研究ScnO(n=1—9)团簇的结构、稳定性与电子性质

采用基于密度泛函理论的BP86/CEP-121G （O原子采用6-311G^**基组）方法,对Sc_nO （n=1—9）团簇的几何结构、能量与稳定性、电子结构性质及其随团簇尺寸的变化趋势进行了研究.随着团簇原子个数的增加,O原子从位于Sc_n团簇结构的边缘转变为占据团簇的内部位置.O原子的掺入增加了Sc_n团簇的稳定性,使其能隙升高,并改变了其稳定性及电子结构性质随团簇尺寸变化的规律;含有偶数个Sc原子的氧化物团簇比其周围邻近的含有奇数个Sc原子的氧化物团簇具有相对较高的稳定性.Sc_nO团簇电离势的理论计算值与实验值符合得较好,而其电子亲和势呈现振荡交替上升的变化趋势;用最大化学硬度规律等方法表征了Sc_nO氧化物团簇的稳定性和电子结构性质. 关键词： nO团簇')" href="#">Sc_nO团簇 几何结构 电子性质 密度泛函理论     

Al_nMg_m(n+m=6,7;m=1,2)团簇的稳定性与电子结构

用遗传算法结合经验势对AlnMgm(n+m=6,7;m=1,2)的低能结构进行全局搜索,用从头计算方法研究了其稳定性和电子结构.计算表明AlnMgm存在多个能量相近的异构体,在Al Mg团簇中Mg-Mg相互作用远弱于Al-Al作用,稳定结构中Mg原子倾向于形成更多的Mg-Al键.自然键轨道(NBO)电荷分析表明Mg向Al转移电子,Al原子上的电荷大小强烈依赖于相连的Mg原子个数.电子结构分析表明随着原子数目的增大,占据轨道能级略有降低,同尺寸下掺杂一个Mg时能级更低;Al Mg团簇的能隙约为5.30 e V.     

AlnMgm (n+m=6,7;m=1,2)团簇的稳定性与电子结构

用遗传算法结合经验势对AlnMgm(n+m=6,7; m=1,2)的低能结构进行全局搜索,用从头计算方法研究了其稳定性和电子结构。计算表明AlnMgm存在多个能量相近的异构体,在AlMg团簇中Mg-Mg相互作用远弱于Al-Al作用,稳定结构中Mg原子倾向于形成更多的Mg-Al键。NBO电荷分析表明Mg向Al转移电子,Al原子上的电荷大小强烈依赖于相连的Mg原子个数。电子结构分析表明随着原子数目的增大,占据轨道能级略有降低,同尺寸下掺杂一个Mg时能级更低;AlMg团簇的能隙约为5.30 eV。     

Geometries,stabilities, and electronic properties analysis in In_nNi~((0,±1)) clusters: Molecular modeling and DFT calculations

Density functional theory(DFT) with the B3 LYP method and the SDD basis set is selected to investigate In_nNi,In_nNi~-, and In_nNi~+ (n = 1–14) clusters. For neutral and charged systems, several isomers and different multiplicities are studied with the aim to confirm the most stable structures. The structural evolution of neutral, cationic, and anionic In_nNi clusters, which favors the three-dimensional structures for n = 3–14. The main configurations of the In_nNi isomers are not affected by adding or removing an electron, the order of their stabilities is also nearly not affected. The obtained binding energy exhibits that the Ni-doped In_(13) cluster is the most stable species of all different sized clusters. The calculated fragmentation energy and the second-order energy difference as a function of the cluster size exhibit a pronounced even–odd alternation phenomenon. The electronic properties including energy gap(E_g), adiabatic electron affinity(AEA), vertical electron detachment energy(VDE), adiabatic ionization potential energy(AIP), and vertical ionization potential energy(VIP) are studied. The total magnetic moments show that the different magnetic moments depend on the number of the In atoms for charged In_nNi. Additionally, the natural population analysis of In_nNi~((0,±1)clusters is also discussed.     

Geometries,stabilities, electronic and magnetic properties of small PdnIr (n = 1–8) clusters from first-principles calculations

The geometrical structures, relative stabilities, electronic and magnetic properties of small Pd_nIr (n = 1–8) clusters have been systematically investigated using density functional theory at the B3PW91 level. The optimised geometries show that the lowest-energy structures of Pd_nIr clusters prefer a three-dimensional configuration. The relative stability of these clusters was examined by analysis of the binding energies per atom, fragmentation energies, the second-order difference of energies and the HOMO–LUMO energy gaps as a function of cluster size. The obtained results exhibit that the Pd₂Ir, Pd₃Ir and Pd₅Ir clusters are more stable than their neighbouring clusters. The energy gap of the Pd₂Ir cluster is the largest of all the clusters (2.258 eV). In addition, the charge transfers, vertical ionisation potentials, vertical electron affinities and chemical hardness were calculated and discussed. The magnetism calculations indicate that the total magnetic moment of Pd_nIr clusters is mainly localised on the iridium atom for Pd_1–6Ir clusters. Meanwhile, the 5d orbital plays the key role in the magnetic moment of the iridium atom.     

Ti$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;B$lt;sub$gt;$lt;i$gt;n$lt;/i$gt;$lt;/sub$gt;($lt;i$gt;n$lt;/i$gt;=1–10)团簇的结构与稳定性:基于从头算的研究

采用密度泛函理论中的B3LYP方法, 结合从头算的CCSD(T)方法对Ti₂B_n(n=1–10)团簇的稳定性和电子性质进行了研究. 发现两个Ti原子的掺杂导致B_n团簇结构发生了根本性变化. 随着n的增大, Ti₂B_n团簇结构生长非常规律. 所有的最稳定结构都可看成双锥结构, 并且两个Ti原子处在双锥结构的锥顶. 根据二阶差分能量分析, 得出Ti₂B_n(n=1–10)团簇的幻数是6, 7和8. 进一步分析了团簇的Ti原子解离能、B原子解离能以及团簇的电子亲和势和电离势. 这些能量分析表明Ti₂B₆团簇既有良好的热力学稳定性, 又有良好的动力学稳定性. 应用前线轨道理论, 对Ti原子与B₆之间的成键进行了分析, 了解其稳定性的根源. 关键词： 2B_n团簇')" href="#">Ti₂B_n团簇 稳定性 从头计算 电子结构     

Electronic structure of Al clusters containing 3 d impurity atoms: Fe, Co, and Ni

The size dependence of the electronic structure of Al clusters containing 3d impurity atoms, Fe, Co and Ni, has been self-consistently calculated within the model of an atom built-in in a spherical jellium cluster and the local-density functional theory. It is found that the electronic structure of Al jellium clusters containing an impurity 3d atom at the center periodically changes with an increase in cluster size.     

Structures and electronic properties of AUn-1Cu and AUn （n ≤ 9） clusters

A systematic study on the structure and electronic properties of gold clusters doped each with one copper atom has been performed using the density functional theory. The average bond lengths in the Aun-1Cu （n ≤ 9） bimetallic clusters are shorter than those in the corresponding pure gold clusters. The ionization potentials of the bimetallic clusters Aun-1Cu （n 〈 9） are larger than those of the corresponding homoatomic gold clusters except for Aus. The energy gaps of the Au-Cu binary clusters are narrower than those of the Aun clusters except AuCu and Au3Cu. No obvious even-odd effect exists in the variations of the electron affinities and ionization potentials for the Aun-1Cu （n ≤ 9） clusters, which is in contrast to the case of gold clusters Aun.