对全金属La42-团簇芳香性的从头算理论研究

我们将芳香性扩展到全金属阴离子团簇La42-.运用从头算方法(B3LYP/LANL2DZ, B3PW91/LANL2DZ and MP2/LANL2DZ)进行了结构优化.计算结果显示,阴离子团簇有两个同分异构体,一个是C2v结构,另一个是正方形D4h结构.进一步对能量的分析得出,D4h结构比C2v结构更稳定.对最稳定的D4h结构计算了核独立位移(NICS),结果显示正方形的La42-环呈现强芳香性.详细的分子轨道(Mos)分析揭示正方形的La42-环拥有四个独立的离域化成键系统,每一个系统拥有两个电子,分别满足4n + 2芳香性电子计算规则,因此呈现四重芳香性.     

锌、镉和汞二价负离子团簇的结构和芳香性研究

采用密度泛函理论,在B3PW91/LANL2DZ水平上对二价阴离子Znn2-、Cdn2-和Hgn2- (n=3—7)团簇的稳定结构、芳香性和电子结构进行了研究.研究结果表明:锌、镉和汞团簇的二价阴离子随着n增大其稳定性依次减弱.对于锌团簇来说,当n为奇数时具有较强芳香性,当n为偶数时芳香性较弱或呈现反芳香性,镉团簇和汞团簇的芳香性随着n值增大逐渐减小并最终向反芳香性转变.     

Theoretical Study on the Stable Structures and Aromaticities for Pnictogen Dianionic Sb42-, Bi42-, and (SbBi)22- Clusters

运用密度泛函方法(B3LYP)和后Hartree-Fock (post-HF：MP2、CCSD(T)),对三个新的磷属二价阴离子团簇Sb42-、Bi42-和(SbBi)22-的几个可能的同分异构体进行结构优化、振动频率和原子化能的理论计算．计算结果表明Sb42-和Bi42-团簇有三种稳定的结构：正方形(D4h)、屋顶型(roof,C2v-1)和C2v-2结构,其中正方形结构是基态．由异原子组成的(SbBi)22-团簇也有三种稳定结构：菱形(D4h)、屋顶型(roof,C1)和C2v结构,其中菱形结构是基态．计算显示Sb42-、Bi42-和(SbBi)22-团簇的所有屋顶型(roof)结构的核独立化学位移(NICS)全部为负值,从而说明这些屋顶型结构拥有芳香性;平面环结构(正方形或菱形)的核独立化学位移值全部为正值,说明这三种平面环结构具有反芳香性．用分子轨道分析对这两类屋顶型和平面环结构的芳香性和反芳香性作了解释和讨论．     

锌、镉和汞二价负离子团簇的结构和芳香性研究

采用密度泛函理论,在B3PW91/LANL2DZ水平上对二价阴离子Zn2-n、Cd2-n和Hg2-n(n=3~7)团簇的稳定结构、芳香性和电子结构进行了研究.研究结果表明:锌、镉和汞团簇的二价阴离子随着n增大其稳定性依次减弱.对于锌团簇来说,当n为奇数时具有较强芳香性,当n为偶数时芳香性较弱或呈现反芳香性,镉团簇和汞团簇的芳香性随着n值增大逐渐减小并最终向反芳香性转变.     

AunLa(n=1~8)团簇的密度泛函研究简

采用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法,在LANL2DZ基组水平上研究了Aun La(n=1~8)团簇的几何结构.计算并讨论了基态结构稳定性及电子性质.结果表明,当n=3-8时,基态结构均为三维结构且La原子趋向与更多的Au原子结合.团簇二阶能量差分,能隙和化学硬度计算结果显示除了AuLa外,具有偶数数目的团簇比奇数数目的团簇具有更好的稳定性,其中,Au3La团簇的稳定性相对较好.     

阳离子X_3~+(X=Sc,Y,La)团簇d轨道芳香性的理论研究

运用密度泛函(DFT)和关联从头算(correlated ab initio)理论,对阳离子X_3~+(X=Sc、Y、La)和相关的中性X_3Cl(X=Sc、Y、La)团簇的稳定结构与芳香性进行研究.计算结果表明,X_3~+阳离子有两个稳定异构体:正三角型(D_(3h))和线型(D_(∞h)),其中正三角型为基态.对于中性的X_3Cl团簇,Sc_3Cl有三个稳定的异构体:三角金字塔型(C_(3v))、双齿型(C_(2v)-1)和C_(2v)-2型(图1);而Y_3Cl和La_3Cl只有2个稳定的异构体:三角金字塔型(C_(3v))和双齿型(C_(2v)-1).但这三个中性X_3Cl团簇的基态都是双齿型(C_(2v)-1)结构.对阳离子正三角型(D_(3h))基态结构进行共振能(RE)和核独立化学位移(NICS)的计算结果表明,X_3~+正三角型异构体展现出较高的芳香性.详细的分子轨道分析显示,正三角型Sc_3~+和Y_3~+阳离子有一个离域的π型分子轨道,显现出单π-芳香性;而正三角型La_3~+阳离子有一个离域的σ型分子轨道,显现出单σ-芳香性.X_3~+单π-芳香性或单σ-芳香性主要源于过渡金属Sc、Y和La的d原子轨道的贡献.另外,通过分子轨道分析还发现,当一个补偿阴离子Cl~-分别与Sc_3~+、Y_3~+阳离子结合成中性Sc_3Cl、Y_3Cl团簇时,其组成单元Sc_3~+、Y_3~+的芳香类型从原π-芳香性变为σ-芳香性,而当一个补偿阴离子Cl~-与La_3~+阳离子结合成中性La_3Cl时,其组成单元La_3~+原σ-芳香性保持不变.换言之,三个中性X_3Cl团簇都只显现出单σ-芳香性.     

X3+ (X=Sc, Y, La)阳离子团簇d轨道芳香性的理论研究

本文运用密度泛函（DFT）和哈特里-福克后（post-HF）理论,对三个阳离子X3+(X=Sc、Y、La) 和相关的三个中性X3Cl (X=Sc、Y、La)团簇的稳定结构与芳香性进行研究。计算结果表明,三个X3+阳离子有两个稳定异构体：正三角型(D3h)和线型(D∞h),其中正三角型为基态;对于三个中性的X3Cl团簇,Sc3Cl 有三个稳定的异构体: 三角金字塔型(C3v)、双齿型(C2v-1) 和 C2v-2型（图 1 e）;Y3Cl 和 La3Cl有2个稳定的异构体: 三角金字塔型(C3v) 和双齿型(C2v-1)。三者的基态都是双齿型(C2v-1)结构。接着,对阳离子正三角型(D3h)基态结构进行共振能（RE）和核独立化学位移（NICS）的计算。计算结果表明,X3+正三角型异构体展现出较高的芳香性。随后详细的分子轨道分析显示,正三角型Sc3+ 和Y3+阳离子有一个离域的π型分子轨道,显现出单π-芳香性;而正三角型La3+阳离子有一个离域的σ型分子轨道,显现出单σ-芳香性。并且,X3+ 的单π 芳香性或单σ芳香性主要是源于过渡金属Sc、Y和La中的d原子轨道的贡献。另外,通过详细分子轨道分析还发现,当一个补偿阴离子Cl-分别与Sc3+、Y3+、La3+阳离子结合时,中性Sc3Cl, Y3Cl团簇的芳香类型从组成单元Sc3+、Y3+的π-芳香性变为σ-芳香性,而中性La3Cl 团簇其组成单元La3+的σ-芳香性保持不变。总之,三个中性X3Cl团簇都只显现出单σ-芳香性。 （这篇文章是第15届全国原子分子会议稿件）     

全金属负离子团簇Ga42-、 In42-芳香性的磁特征与多重芳香性

运用密度泛函理论的两种方法(B3LYP、B3PW91)与二级微扰方法(MP2),对二价负离子全金属团簇Ga42-、In42-的稳定结构、振动频率与电子总能量作了计算.在此基础上,运用B3LYP与HF两种方法,着重对最稳定的正方形结构的Ga42-、In42-团簇的两种磁性质:各向异性磁化率与核独立化学位移进行了研究.计算结果表明,正方形结构Ga42-、In42-团簇具有很强的芳香性.接着对它们进行细致的分子轨道结构分析,揭示了正方形结构Ga42-、In42-团簇具有多重芳香性,一个非局域π分子轨道与两个非局域σ分子轨道对此两种金属团簇的芳香性都起了重要作用.     

AunLa(n=1-8)团簇的密度泛函研究

采用密度泛函理论（DFT）中的杂化密度泛函B3LYP方法,在LANL2DZ基组水平上研究了AunLa (n=1-8)团簇的几何结构。计算并讨论了基态结构稳定性及电子性质。结果表明,当n=3-8时,基态结构均为三维结构且La原子趋向与更多的Au原子结合。团簇二阶能量差分,能隙和化学硬度计算结果显示除了AuLa外,具有偶数数目的团簇比奇数数目的团簇具有更好的稳定性,其中,Au3La团簇的稳定性相对较好。     

负离子全金属团簇Ga2-4的芳香性的从头算理论研究

运用密度泛函理论的三种方法(B3LYP、B3PW91、PW91PW91)与Mller-plesset二级微扰方法(MP2)和极化分裂阶基基组6-311+G(3df),对二阶负离子全金属团簇Ga2-4与多种一阶负离子团簇MGa-4(M=Li、Na、Cu)稳定构型与振动频率作了计算,其中二阶负离子全金属团簇Ga2-4最稳定的构型是正方形结构(D4h).接着,从团簇结构、非局域π电子数目、分子轨道图形和Ga2-4同MGa-4在结构与谐振频率、谐振模式的对比等多方面论述了Ga2-4正方形结构(D4h))的芳香性特征.     

M2Al2(M=Au,Ag,Cu)混合小团簇的密度泛函研究

采用基于密度泛函理论的B3LYP方法,利用小核实赝势LANL2DZ,优化了含重金属二元混合团簇M2Al2(M=Au,Ag,Cu)的稳定结构,并得出具有C2v(1A1)对称性的蝴蝶结构比平面构型更加稳定,其中团簇Au2Al2最稳定.计算了稳定结构的结合能、电离势、电子亲和能、最高占据轨道能级和最低空轨道能级及二者间的能隙,得出参杂团簇M2Al2比非参杂团簇M4(M=Au,Ag,Cu)更稳定的结论.     

骨显像放射性药物锝-双膦酸盐配合物99mTc-MDP的结构

运用密度泛函理论方法对锝标记双膦酸盐配合物^99mTc-MDP进行了结构预测和计算, 其中MDP代表亚甲基双膦酸. 根据几何异构、构象异构、电荷异构和自旋态异构等特性预测该化合物共有14种异构体. 基于B3LYP/LANL2DZ水平优化的分子结构和计算的总能量,确定了两种稳定异构体,并与实验结构进行了比较. 运用B3LYP/6-31G*(LANL2DZ用于Tc, cc-pVDZ-pp用于Tc)和B3LYP/DGDZVP方法对化合物的稳定结构进行了计算. 理论计算值与实验值吻合较好,而基     

Extremely stable metal-encapsulated AlPb10+ and AlPb12+ clusters: mass-spectrometric discovery and density functional theory study

We report the experimental discovery of extremely stable metal-encapsulated superatom clusters of a group IVA element: AlPb+10 and AlPb+12. Ab initio density functional geometry optimizations at the B3LYP/LANL2DZ level result in a perfect icosahedron with an exceptionally large HOMO-LUMO gap of 3.1 eV for AlPb+12, and a related structure with D(4d) symmetry for AlPb+10, with a HOMO-LUMO gap of 2.6 eV. Their high stability is attributed to the reinforcing influence of the most favorable closed-packed structure and optimally filled electron shells.     

(AgBr)6结构计算及对计算方法的依赖

利用HF、B3LYP方法分别结合LANL2DZ,CEP-121G赝势基组及3-21G*全电子基组对(AgBr)6的可能异构体进行结构优化。结果显示,HF、B3LYP方法在各基组水平上优化的(AgBr)6基态结构并不完全一致,表明(AgBr)6结构计算对计算方法具依赖性。对优化后能量始终较低的5个结构,进一步采用MP2方法结合上述基组进行高精度的结构优化。确定(AgBr)6基态结构为双三角形环重叠结构,并计算了该结构的红外光谱。     

对巯基苯胺分子表面增强拉曼光谱的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(density functional theory,DFT),在B3LYP/6-31++-G** (C,H,N,S)/LANL2DZ(Ag)水平上,对对巯基苯胺(p-aminothiophenol,PATP)分子进行了几何结构优化,计算了 PATP的常规拉曼散射(normal Raman scatte...     

(AgBr)6结构计算及对计算方法的依赖

利用HF、B3LYP方法分别结合LANL2DZ,CEP-121G赝势基组及3-21G*全电子基组对(AgBr)6的可能异构体进行结构优化。结果显示,HF、B3LYP方法在各基组水平上优化的(AgBr)6基态结构并不完全一致,表明(AgBr)6结构计算对计算方法具依赖性。对优化后能量始终较低的5个结构,进一步采用MP2方法结合上述基组进行高精度的结构优化。确定(AgBr)6基态结构为双三角形环重叠结构,并计算了该结构的红外光谱。     

糠醛分子表面增强拉曼光谱的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(density functional theory,DFT),在B3LYP/6-31+G**(C,H,O)/LANL2DZ(Ag)水平上,对糠醛(furfural,FUR)分子进行了几何结构优化,并计算了FUR分子的常规拉曼散射(normal Raman scattering,NRS)光谱和FUR与Ag原子以及Ag2和Ag4团簇吸附的表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)光谱。结果表明,理论值与已有的实验值符合得较好,采用FUR-Ag4吸附构型的计算结果比FUR-Ag和FUR-Ag2吸附构型的计算结果更符合已有实验值。最后,通过Gauss View可视化软件,对FUR分子的振动频率进行了更为全面地归属。通过FUR分子SERS与NRS的比较,可得出FUR分子与Ag原子发生了相互作用,且被吸附的糠醛分子的杂五环是与银表面垂直的。     

WnNim(n+m=8)团簇轨道能级与芳香性的理论研究

用密度泛函理论(DFT)中的b3lyp方法,在Lanl2dz基组水平上对W_nNi_m(n+m=8)团簇的各种可能构型进行几何参数全优化,得到它们的基态构型;并对基态构型的轨道能级分布、能隙、HOMO、LUMO能级、芳香性和热力学性质进行分析,结果表明:团簇W₅Ni₃和W₆Ni₂的Alpha轨道和Beta轨道是完全简并的,所有电子都是严格两两配对的;团簇W₂Ni₆能隙最小,化学活性最强,组成前线轨道的成分基本相同;W₆Ni₂能隙最大,化学活性最弱;团簇W₁Ni₇,W₅Ni₃,W₆Ni₂,W₇Ni₁具有芳香性,W₂Ni₆具有反芳香性;团簇的生成焓都是负值,为放热反应,热力学上是稳定的.