巴基球C60内嵌原子（Li,Na,K,Rb,Cs;F,Cl,Br,I）的稳定存…

本文用量子化学ＥＨＭＯ／ＡＳＥＤ方法对巴基球Ｃ６０内嵌原子（Ａ＝Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ；Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ）进行了计算。结果表明除Ｌｉ，Ｎａ外，其它元素当置于Ｃ６０笼中心附近时，复合物能量最低，最稳定；对于内嵌Ｌｉ，Ｎａ原子的巴基球（Ｌｉ＠６０）及（Ｎａ＠Ｃ６０），当Ｌｉ，Ｎａ位于围绕中心的一个球壳层（ｒ－１．５Ａ）内时最稳定。     

密度泛函理论计算内掺富勒烯M@C60H60(M=Li、Na)的几何结构和电子性质

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(generalized gradient approximation,简称GGA),对M@C_(60)H_(60) (M=Li、Na)几何结构和电子性质进行计算研究.发现M原子的平衡位置处在偏心位置处,并且稳定的存在于一个围绕中心的球体内;掺杂能计算表明:M@C_(60)H_(60)需要在一定的实验条件下才能被合成出来;电子性质分析表明:M原子掺入到C_(60)H_(60)中,对费米能级附近有一定贡献,并产生了1 μB的净磁矩.     

Na-呋喃荷移络合物弱相互作用的密度泛函理论研究

在B3LYP／6－311＋G*水平上,对Na-呋喃体系可能存在的弱相互作用复合物进行了全自由度能量梯度优化,发现了Na-呋喃体系存在两个能量极小结构A、B,其中,结构A是Na原子的3s^1电子直接和呋喃杂环体系中的所有重原子的共轭大π 体系 相互偶合,形成一个具有Cs对称性的金属有机复合物;而结构B为Na 原子的3s^1电子主要通过杂原子O和杂环上原有的五中心六电子大π体系形成一个新的平面六中心七电子大π体系,具有C2V对称 性。结果B较结构 A 稳定3.40kJ/mol。结构A中的Na-O键长为0.38nm,<COC为106.9°,由于金属Na对呋喃杂环的作用使整个分子平面变形,C1、C2、C3、C4在同一个平面内,而05则稍微翘离平面且05原子距离由C1、C2、C3、C4 组成的平面的垂直距离约为0.035nm.结构B中Na-O键长为0.26nm,＜COC为106.8°。金属Na原子和杂环中所有的原子在同一个平面内。并在MP2和B3LYP水平下,用3－311＋G＊基组精确计算了最稳定结构B的结合能为△E＝4.5-5.1kJ/mol.     

巴基管研究的新进展

 以C₆₀为代表的巴基球是纯碳的第三种稳定的同素异型结构,具有许多独特的物理化学性质,显示出了广泛的应用前景。为此,巴基球的发现和深入研究,被科学界誉为开创碳化学领域的一场革命。 当巴基球这颗“科技明星”刚刚升起之际,又一个熠熠生辉的新名词跃入了人们的眼帘,这就是目前鲜为人知的“巴基管”。     

碱金属在石墨烯表面吸附,迁移行为的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了3种碱金属(Li,Na,K)在石墨烯表面的吸附性质,迁移行为和电学性质.结果表明:3种碱金属在石墨烯表面的最稳定吸附位都是H位;吸附过程中电荷由碱金属原子向石墨烯片层转移.Li→Na→K,吸附能先减小再增大,吸附的强弱顺序为Li-石墨烯体系K-石墨烯体系Na-石墨烯体系;体系的离子性逐渐增强;碱金属原子在石墨烯表面的迁移激活能逐渐降低,迁移行为更容易实现.     

氮掺杂双层石墨烯吸附钠的第一性原理研究

采用密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,对Na在本征双层石墨烯(PBLG)和不同掺杂浓度的N掺杂石墨烯(NBLG)表面的吸附性质进行了研究.确定了不同N掺杂浓度时NBLG的最稳定N分布结构,计算了Na在PBLG和不同掺杂浓度的NBLG表面的吸附能.计算结果表明,N原子掺杂倾向于取代对位或次临近位置的C原子,并与下层C原子相对;随着N掺杂浓度的增加,吸附高度逐渐增加,且与掺杂N原子分布相匹配; Na在PBLG表面吸附使平均层间距增加,而在NBLG表面吸附使之减小; Na与C_(27)N_9表面的结合最稳定.     

Li修饰的C_6分子对H_2O的吸附研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似研究C6Li吸附H2O分子并将之进行分解的催化过程.几何优化发现:Li原子最稳定的吸附位置是位于C原子顶位上方.研究表明,第一个H2O分子吸附在C6Li上需要克服1.77 eV的能量势垒,然后分解为H和OH且与Li原子成键.当吸附第二个H2O分子时,第二个H2O分子需要克服1.2 eV的能量势垒分解为H和OH,其中H与Li原子上的H原子结合成H2,OH则替代Li原子上的H结合在Li原子上.因此C6Li可以作为催化剂将H2O分子进行分解得到H2.分析可知:C6Li主要是通过Li原子与H2O之间形成的偶极矩作用来吸附H2O分子,与C60Li12的储氢机制类似.研究结果可为储氢材料的制备提供一个新的思路.     

囚禁于巴基球内的钠原子里德堡特性

通过非线性变换和特殊设计结点的B样条函数方法研究计算了囚禁于巴基球内的钠原子的里德堡能级结构和振子强度.计算结果表明,巴基球等效势阱深度可以有选择的影响和改变里德堡原子的特性.     

Wn C0,±(n=1,…,6)团簇结构与电子性质的理论研究

利用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP在Lanl2dz基组水平上对WnC0.±(n=1,…,6)团簇的各种可能构型进行几何结构优化,得出它们的基态构型,并对基态构型的稳定性和电子性质进行理论研究.结果表明,当n＞3时,稳定构型从平面转变成立体结构,同时C原子趋向于表面最稳定;C原子的掺入使得Wn团簇的稳定...     

内嵌富勒烯[M@C_(70)](M=Li,Na,K,Be,Mg,Ca)与[Mg(H_2O)_6]~(2+)相互作用的密度泛函理论研究

使用密度泛函理论方法,对内嵌多种碱金属及碱土金属原子(M=Li,Na,K,Be,Mg,Ca)的富勒烯C70与水合Mg(II)离子之间的相互作用进行了理论研究.首先对各原子(M=Li,Na,K,Be,Mg,Ca)嵌入C70后的形成能进行了讨论,之后计算了[M@C70]各体系与[Mg(H_2O)6]2~+的相互作用能,并采用自然键轨道理论(NBO)研究了电荷转移的情况,最后进行了电子密度拓扑分析.结果表明,内嵌原子半径越大,[M@C70]各体系的热力学稳定性就越高,转移至[Mg(H_2O)6]2~+的电荷也随之增加,二者之间的相互作用属于闭壳层相互作用及共价作用.     

内嵌复合物M@C60（M=Li,Na,K,Rb,Cs）的分子力学研究

利用分子力学方法计算了碱金属内嵌复合物Ｍ＠Ｃ６０中Ｍ与Ｃ６０之间的相互作用，考察了Ｍ在Ｃ６０笼内的平衡位置。研究表明Ｌｉ和Ｎａ的平衡位置偏离Ｃ６０分子的中心，Ｋ、Ｒｂ和ＣＳ的平衡位置在Ｃ６０分子的中心。平衡位置的确定取决于色散作用和排斥作用的大小。最后，讨论了碱金属原子进入笼内的可能机制。     

Structural and optical properties of the M@C59X cages (X=N,B and M=Li,Na)

Using B3LYP/6-31G* density functional level of theory, the structural and optical properties of the C₆₀ and M@C₅₉X cages have been investigated. Results indicate that the charge on C atoms and band gap of C₆₀ cage are changed dramatically with the substitution of one B or N atom at one of the C sites and the Li and Na atom encapsulations in the C₆₀ cage. The Mulliken analyses show that the charge is transferred completely between the alkali atoms and the C₅₉X cage. The substitutional and encapsulation doping (SED) reduce the optical gaps of the C₆₀ cage. Also, the oscillator strengths of the absorption peaks are dependent on dopant types.     

X@C20F20(X=He,Ne,Ar,Kr)几何结构和 电子结构的理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似, 对X@C₂₀F₂₀(X=He, Ne, Ar, Kr)几何结构和电子结构进行了计算研究. 几何结构优化发现: 惰性气体原子X内掺到C₂₀F₂₀笼后, 均稳定于碳笼中心, 随着内掺X原子序数的增大, X原子对C₂₀F₂₀笼的影响越来越大. 能隙、内掺能和振动频率计算表明: 内掺X原子使得C₂₀F₂₀的稳定性得到了显著提升, X@C₂₀F₂₀(X=He, Ne, Ar, Kr)都具有良好的稳定性, 并且随着X原子序数的增大, 其稳定性也基本呈现逐渐增强的趋势. 电子结构研究发现: X原子对X@C₂₀F₂₀费米能级附近的占据轨道基本没有贡献, 而对其未占据轨道贡献较大. 计算还发现: 在X@C₂₀F₂₀中, He 和Kr分别从C₂₀F₂₀的C 笼上获得了0.126和0.271个电子, 而Ne和Ar却分别向C笼转移了0.060和0.012个电子. 由此可见: X原子与C原子之间都发生了电荷转移, C笼上的C原子与惰性气体原子X间形成了一定的离子键.     

定域密度泛函理论对金刚石(100)面再构的研究

用定域密度泛函理论和数值基的方法,进行电荷自洽的总能计算。采用一个集团模型(C₄₉H₃₆)模拟C(100)表面,研究其再构的情况。根据表面原子上受力的计算,得到优化的表面碳原子的几何结构、表面碳原子成对二聚化的成键性质、优化键长(1.415?),以及相应的电子能态结构、表面态的分布等性质。     

B80 fullerene: an Ab initio prediction of geometry, stability, and electronic structure

The geometry, electronic, and structural properties of an unusually stable boron cage made of 80 boron atoms are studied, using ab initio calculations. The shape of this cluster is very similar to that of the well-known C60 fullerene, but in the B80 case, there is an additional atom in the center of each hexagon. The resulting cage preserves the Ih symmetry, has a relatively large highest occupied and lowest unoccupied energy gap ( approximately 1 eV) and, most importantly, is energetically more stable than boron double rings, which were detected in experiments and considered as building blocks of boron nanotubes. To our knowledge, this is the most stable boron cage studied so far.     

He原子嵌入富勒烯过程的从头算研究

采用从头算方法,利用密度泛函理论（DFT）模拟不同路径、不同压力条件下He@C60的形成过程。 通过对He嵌入富勒烯的势垒进行研究发现,He原子进入碳笼最可能的路线是：He原子沿曲线路径靠近碳笼,然后沿六边形中心进入碳笼,并最终停留在碳笼中心。并通过模拟不同压力条件下He原子进入碳笼的势垒大小,简要探讨了合成He@C60的最佳条件。并进一步研究了nHe@C60(n=1,2,3)的反应势垒问题。     

Silicon (111) and (100) surfaces and their interactions with Cs,K, Na and Li; phase changes and kinetics of desorption studied by surface ionization

The rates of desorption of Cs, K, Na, and Li atoms from the (100) and (111) surfaces of silicon are followed by surface ionization. In the temperature range of the experiments, 800–1000 K, the surfaces are prepared in two forms. The first are metastable ones produced by cooling the crystals rapidly to temperatures below their surface phase transitions. These are a well-known one for the (111) face at 1120-40 K and one for the (100) face at 980 ± 20 K. The second forms are relatively stable surfaces to which the metastable ones convert spontaneously. On the metastable surfaces the desorption is first order and relatively rapid. Comparison with a model suggests that the atoms are highly mobile. On the more stable surfaces, where the desorption is mixed first and second order, a model fitting the results has the atoms also highly mobile but concentrated at steps or edges between terraces from which most of the desorption occurs. The sticking probability for the atoms is near unity on all the surfaces, and the smaller atoms, Na and Li, penetrate into the bulk to an appreciable extent.     

碱金属在GaAs(110)表面上的吸附

本文讨论Li,Na,K,Cs在GaAs(110)表面上的吸附,考虑理想表面和弛豫表面两种情况。计算采用集团模型,用电荷自洽的ExtendedHucheltheory(缩写为EHT)方法进行。结果表明,吸附后表面原子趋向于理想位置,碱金属原子位于垂直于表面沿[001]方向横跨表面Ga原子的对称平面上。碱金属吸附后的费密能级在价带顶以上约0.7eV处,是由表面Ga原子与碱金属原子间的相互作用决定的。而在价带中碱金属原子主要与表面As原子成键。 关键词：     

硼掺杂双层石墨烯吸附钠的第一性原理研究

采用密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,对Na在本征双层石墨烯(PBLG)和不同掺杂浓度的B掺杂石墨烯(BBLG)表面的吸附性质进行了研究.确定了不同B掺杂浓度时BBLG的最稳定B分布结构,计算了Na在PBLG和不同掺杂浓度的BBLG表面的吸附能.计算结果表明,B原子掺杂倾向于占据上层中对位或次临近位置,并与下层中六边形碳环中心相对,B_4C_(32)的形成能最小;B掺杂浓度的增加使BBLG中上层石墨烯片层结构起伏增大,而对下层影响较小;Na在BBLG表面吸附高度和平均层间距受上层结构起伏影响显著;Na倾向于吸附在B_9C_(27)表面B原子的上方,使原始平面结构产生起伏,Na与B_9C_(27)表面的结合最稳定.